安徽师范大学副教授房彩虹团队联合中国科学技术大学、安徽工程大学科研人员，在质子交换膜燃料电池阴极氧还原反应低铂催化剂研究中取得重要进展。团队提出L-半胱氨酸盐酸盐辅助浸渍结合两步煅烧的策略，制备出碳负载铂钴金属间化合物催化剂，有望实现质子交换膜燃料电池降本增效。相关研究成果发表于《先进材料》。

质子交换膜燃料电池具有能量转换效率高、环境友好等特点，被视为交通和固定式发电领域颇具前景的清洁能源装置。但其阴极氧还原反应动力学缓慢，需依赖铂基催化剂推动；铂资源稀缺、成本高昂，且在车辆实际工况下稳定性差，成本与寿命成为制约其产业化落地的主要瓶颈。

降低铂用量是学界公认的破题方向。传统的碳载铂合金催化剂虽能部分减少铂用量，但在车辆工况下稳定性不足。有序金属间化合物凭借铂与过渡金属间强d-d轨道耦合而具备本征稳定优势，却长期受困于“高温退火致颗粒粗化、提高载量致颗粒团聚、提高有序度致产率下降”的相互掣肘，难以同时兼顾“小尺寸、高载量、高有序度”三项指标。

针对这一矛盾，研究团队将L-半胱氨酸盐酸盐辅助浸渍结合两步煅烧，成功制备出碳负载铂钴金属间化合物催化剂，实现颗粒尺寸2-4纳米、铂载量40%-60%、有序度42%-91%的同步调控。

性能测试显示，该催化剂的氧还原质量活性达0.80安每毫克铂，为商用铂钴合金催化剂的1.7倍；经3万圈加速衰减测试，半波电位仅损失10毫伏，电化学活性面积保持92%。膜电极测试表明，在氢气-氧气条件下，0.9伏的质量活性为0.5安每毫克铂，超过美国能源部2025年目标。在氢气-空气燃料电池中，阴极铂用量降至0.16毫克每平方厘米，在80℃、100%相对湿度、150千帕绝对压力工况下，2.0安每平方厘米对应的输出电压为0.603伏；经3万圈方波循环后电压衰减11.4%，端电压仍为0.534伏，达到轻载车用工况门槛。

研究人员介绍，该工作将“载量-尺寸-有序度”三项指标的协同优化集成于同一催化剂体系，为低铂、高耐久燃料电池阴极催化剂的理性设计提供了实验与理论依据，对推动燃料电池催化层降本、延长使用寿命具有参考意义。

论文相关信息：https://doi.org/10.1002/adma.202523080