記者從中科院合肥研究院了解到，該院固體所納米材料與器件技術研究部環境與能源納米材料中心，在以有機物5-羥甲基糠醛作為燃料的燃料電池研究中取得新進展，他們合成了負載在炭黑上的鉑與硫化鎳納米顆粒雙功能催化劑，不僅可以催化陽極燃料5-羥甲基糠醛(HMF)氧化為2,5-呋喃二甲酸(FDCA)，還能驅動陰極氧還原反應，實現在輸出能量的同時將燃料轉變為更高價值的產物。相關研究成果日前發表在《化學通訊》上。

FDCA有望在化工生產中取代對苯二甲酸合成聚合物，是一種重要的近市場化工產品，主要通過熱催化、光催化、電催化等方式氧化HMF得到。其中電化學策略可以與電化學析氫反應(HER)或電催化有機氫化合成相結合，產生額外的高附加值產品，同時提高能量轉換效率。而可持續和更加節能的電催化FDCA合成工藝一直是燃料電池研究中備受關注的熱點。

燃料電池作為一種可持續的能量轉換和存儲技術，因其能量轉換效率高、環境友好等優點得到了廣泛的研究和發展。燃料電池技術包含了兩個重要的化學反應，即陽極的燃料氧化反應以及陰極氧氣還原反應(ORR)，都需要利用高效且價格相對低廉的催化劑來降低反應能壘，進而提高反應動力學。

基于此，科研人員設計了氧還原與有機合成相結合的直接HMF燃料電池形式，并采用浸漬、熏硫與煅燒的策略合成了雙功能PtNiSx催化劑。研究發現，鉑與硫化鎳間存在著界面，且納米顆粒之間密切的相互作用與界面效應使得該催化劑具有良好的電化學ORR和HMF氧化催化活性。此外，硫化鎳的引入有利于ORR四電子反應過程進行，硫元素也能有效防止金屬顆粒的團聚。

測試結果顯示，該催化劑具有優異性能，電化學活性面積高于商業鉑碳催化劑，且其中鉑的負載量遠低于商業鉑碳。加入HMF后的燃料電池在60℃時，幾乎完全轉化為FDCA，轉化率接近98%，選擇性達到100%。 　　 　 (吳長鋒)