一、项目成果简介

本成果属于能源转换与储存技术领域，主要提供了一种新颖的金属-氮界面锚定的并具有高活性密度和稳定性的纳米碳基电催化剂制备方法。主要通过将含氮聚合物纳米前驱体与可以形成低熔点的多种过渡金属盐进行混合，通过高温碳化、酸洗得到高效、稳定的氧还原电催化剂。本方法中可用于合成含氮聚合物纳米材料的原料多、范围广、产量高、成本低，合成条件简单温和、环境友好；可用于形成低熔点的过渡金属盐种类多且简单易得。研制的金属-氮界面锚定的碳纳米材料具有很高的电催化氧还原活性和稳定性。专利申请号：201910604256.6。

二、性能指标

在氧气饱和的0.1 M KOH溶液中，0.2 mg/cm2材料的起始电位、半波电位和极限电流分别可以达到0.95 V、0.84 V和6.90 mA/cm2，均优于相同测试条件下的商业化Pt/C催化剂（美国Premetek，20% Pt on Vulcan XC- 72）。在相对于可逆氢电极电势为0.5 V条件下进行的电流随时间变化曲线显示其电流密度在相同测试时间内可以保持95.5%，优于铂碳的69.4%。以此材料制备电极并组装的锌-空气电池和甲醇燃料电池，也表现出很好的电池性能。需要特别提到的是，此材料的质量电流密度非常高，达到了34.5 mA/mg，这主要因为在碳材料表面进行金属-氮锚定，可以进一步提高金属单原子的利用率，同时抑制了碳包覆金属颗粒的形成，联合双金属位点引入和碳材料纳米化，使得单位质量材料的活性位点密度得到显著提高。

三、适用范围、市场前景

本成果在燃料电池、金属-空气电池方面具有很好的应用前景。目前应用于此类电池的商业化氧还原电催化剂主要以铂基贵金属为主，但是价格昂贵，不适合大范围使用，进而限制了此类电池的商业化进程和制备成本的降低。金属-氮掺杂碳材料具有制备方法简单、电催化活性高、耐腐蚀性强等优点，被认为是最有可能取代铂基贵金属催化剂的材料，具有很好的市场应用前景。目前此类碳基催化剂主要处于基础研发阶段，大规模的商业化制备还没有开展，据我所知，目前清华大学李亚栋院士团队在金属单原子-氮掺杂碳材料制备方面展开了批量试制工作。

四、投资概算

前期试生产所需厂房租赁费、设备费、原材料费、表征测试费、人工费、燃气水电费等约需50万资金投入。

五、合作方式

可以通过技术入股形式注册生产公司，试生产所需资金由投资方提供。后期批量生产所得利润按照股份比例分红，或者由投资方一次性买断成熟的材料批量生产技术。