直接以甲醇為燃料的質(zhì)子交換膜燃料電池通常稱為直接甲醇燃料電池（DMFC）。直接甲醇燃料電池不需要在中間轉(zhuǎn)化裝置，因而具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，體積能量密度高，還具有起動時間短、負(fù)載響應(yīng)特性佳、運(yùn)行可靠性高，在較大的溫度范圍內(nèi)都能正常工作，燃料補(bǔ)充方便等優(yōu)點。

直接甲醇燃料電池因其自身的優(yōu)勢引起全世界各國燃料電池研究人員的注意，是各國政府優(yōu)先發(fā)展的高新技術(shù)之一。目前直接甲醇燃料用領(lǐng)域非常廣泛，主要分為（1）野外作業(yè)或軍事領(lǐng)域的便攜式移動電源;（2）50—— 1 000kW的固定式發(fā)電設(shè)備;（3）未來電動汽車動力源;（4）移動通訊設(shè)備電源。

直接甲醇燃料電池（DMFC）是一種高效清潔的新型能源，但是所依賴的甲烷氧化反應(yīng)（MOR）十分緩慢。在燃料電池工作過程中，常用鉑催化劑受到中間化學(xué)產(chǎn)物影響，有效活性表面積會逐漸降低，因此，基于黃金的替代物很有吸引力。然而，與鉑金一樣，黃金太稀缺，價格昂貴，不適合在汽車上大規(guī)模使用。

據(jù)外媒報道，研究人員提出一種制備金鎳納米薄膜的簡易方法，既能減少黃金用量，又能優(yōu)化催化活性和穩(wěn)定性。此項研究由昆士蘭大學(xué)的Yusuke Yamauchi領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行。他表示：“黃金的催化活性很有趣。在常規(guī)狀態(tài)下，不易發(fā)生反應(yīng)。形成納米結(jié)構(gòu)后，卻能在低溫環(huán)境中，促進(jìn)各種氧化反應(yīng)發(fā)生。由于鉑金不具備長期耐久性，所以，黃金有望取代鉑金，成為新一代催化劑。”參與此項研究的院校還有：與早稻田大學(xué)、日本國立材料科學(xué)研究所、澳大利亞伍倫貢大學(xué)、天津大學(xué)、青島科技大學(xué)、韓國慶熙大學(xué)。

納米結(jié)構(gòu)金屬，特別是納米多孔金屬，可通過多種方法合成，只是相關(guān)合成過程大多步驟繁雜，而且需要滿足苛刻的條件。在這種情況下，Yamauchi及其同事開發(fā)了一種名為“軟模板”（soft-templated）方法。在含有聚合物膠束的溶液中，金屬前體被電化學(xué)還原。膠束作為模板或模具，在金屬薄膜中形成孔隙，之后可以利用溶劑輕松去除。他表示：“我們的方法非常簡單，也不費(fèi)時間。通過簡單的制備過程，可以合成具有優(yōu)異電催化活性的介孔雙金屬金-鎳薄膜。”

采用這種簡單直接的工藝，可以制備出混合均勻的多孔Au-Ni金屬薄膜，孔徑為28nm，為其他化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)提供充足的空間。Yamauchi指出：“此類材料的金屬框架穩(wěn)定且導(dǎo)電性高，很適合電化學(xué)應(yīng)用。由于改性后的化學(xué)和電子性質(zhì)產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，比起同類單金屬合金，介孔雙金屬合金被認(rèn)為具有更好的催化活性。”

研究小組認(rèn)為，在甲烷氧化反應(yīng)中，比起其他金基催化劑，Au-Ni多孔金屬膜表現(xiàn)出的電催化活性更高，非常適用于直接甲醇燃料電池。而且，此項研究所提出的方法，適用于各種金屬。Yamauchi表示：“在光學(xué)、儲能和生物傳感方面，這種納米結(jié)構(gòu)材料開辟了廣闊的應(yīng)用前景。這是極具吸引力的機(jī)遇，值得進(jìn)一步探索。”

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