2
MỞ ĐẦU
Pin nhiên liệu màng trao đổi proton (PEMFC) là một trong
các nguồn năng lượng tái tạo tiềm năng có khả năng ứng dụng rộng
rãi đang được nghiên cứu trên toàn thế giới. Ưu điểm của các
PEMFC là làm việc tại nhiệt độ thấp, hiệu suất chuyển hóa cao, khởi
động nhanh, làm việc tại nhiệt độ không cao (<100
o
C), qui mô công
suất thay đổi theo mục đích sử dụng và đặc biệt rất thân thiện với
môi trường. Ứng dụng của PEMFC tập trung chủ yếu trong ba lĩnh
vực chính: giao thông vận tải, nguồn điện cho các khu dân cư và
nguồn điện cho các thiết bị điện tử xách tay.
Platin là vật liệu xúc tác lý tưởng sử dụng trong PEMFC do
có hoạt tính xúc tác cao cho các phản ứng điện hóa ôxy hóa hydro
(HOR) và khử oxy (ORR) cũng như rất bền trong môi trường làm
việc pH rất thấp tại catốt. Tuy nhiên, Pt là một kim loại quý và rất đắt
nên việc sử dụng vật liệu xúc tác này sẽ làm tăng chi phí của PEMFC
lên rất nhiều. Đây là một trong những trở ngại chính làm hạn chế khả
năng thương mại hóa rộng rãi của các PEMFC trên thế giới.
Để giảm hàm lượng kim loại Pt sử dụng sự phát triển của
công nghệ nanô đã đóng vai trò quan trọng bằng phát kiến phân tán
các hạt kim loại Pt lên trên vật liệu nền cacbon. Khả năng phân tán
các hạt xúc tác kích thước rất nhỏ đồng nghĩa với các hạt xúc tác
không bị tích tụ nên làm tăng diện tích bề mặt kim loại xúc tác sử
dụng thậm chí có thể lên tới 120 m
2
/g. Do đó, hoạt tính của vật liệu
xúc tác đã được cải thiện đáng kể và mật độ kim loại Pt sử dụng đã
giảm xuống 0.4mg/cm
2
mà vẫn đảm bảo được tính chất của PEMFC.
Sử dụng các xúc tác hợp kim của platin với các kim loại
khác rẻ tiền hơn làm vật liệu điện cực cũng là một giải pháp rất hiệu
quả để giảm giá thành cho các PEMFC. Đối với vật liệu xúc tác anot,
