镍催化的氨电化学氧化研究

氨具有高达17.6wt%的氢含量且易液化，是理想的燃料电池燃料。与氨裂解制氢的间接利用方式相比，氨的直接电化学氧化可简化燃料电池系统且节省能耗。然而，氨的电氧化动力学非常缓慢，即便使用铂催化剂。我们的前期研究发现，新鲜镍表面对氨电氧化有很高的催化活性，与铂相比电化学极化小350mV。密度泛函理论（DFT）计算表明铂表面与镍表面的氨脱氢过程存在本质的区别，前者是吸热的；而后者是放热的。这一重要的科学发现具有不可低估的应用前景。我们拟围绕镍基催化剂的活性与稳定性展开理论与实验研究，包括镍基催化剂的DFT设计、合成与电化学表征；通过晶格收缩、表面修饰等手段提高镍表面抗氧化性；通过电化学与质谱联用研究氨电氧化机理等。本研究有望揭示氨电氧化镍基催化剂的构效关系，为进一步发展直接氨燃料电池奠定基础。