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德拉瓦大学研发新型低成本催化剂

时间:2017-09-30 07:34:19来源:中国氢能源网

  据国外网站报道:在过去的两年中,丰田、现代和本田已经发布了燃料电池汽车,而其他汽车制造商如通用、宝马和大众也致力于此项研发。如果发布的燃料电池汽车续航里程更长,成本更低,那么它们会迅速占领市场,成为主流。德拉瓦大学(University of Delaware)的工程师团队研发了一种技术,可使燃料电池成本更低廉,耐久性更好。他们在《自然通讯》上发表的论文中描述了目前的研究结果。

UD researchers make material to make fuel cells more durable and less expensive

 对于车用燃料电池来说,铂是已知活性最高、最常见的催化剂,然而铂的成本非常高,大约每公斤30000美元。德拉瓦大学的研究人员研发出了一种碳化钨催化剂,价格约为每公斤150美元。他们改进了制备方法,得到了碳化钨纳米颗粒催化剂,相比于之前的制备方法来说,制得的催化剂颗粒更小,更具伸缩性。

这种制备方法是在非常高的温度下(约1500℃)制得的高表面积纳米材料,在这种温度下,催化剂会长大,表面的化学性能也发生变化,之后是水热处理、分离、还原、碳化等一系列步骤。在这个过程中分离出单个碳化钨纳米颗粒,使颗粒大小分布非常均匀,接下来研究人员将碳化钨纳米颗粒加入到质子交换膜燃料电池薄膜中。

PEMFC中的聚合物膜将阴极与阳极分开,将氢(H2)分解成离子(质子)并将其输送到阴极,由阴极输出电流。随着时间的推移,膜会出现磨损,尤其是经历过许多次干湿循环后,由于燃料电池中的电化学反应会产生水和热,这会加剧膜的损耗。当碳化钨进入燃料电池膜中,它会改善燃料电池的水管理,减轻加湿系统的负担,可以优化膜的性能。另外,他们还发现碳化钨在进入膜前可以捕获具有破坏性的自由基,所以碳化钨纳米颗粒的膜比传统的膜更长。目前德拉瓦大学的研究人员已经开发出低成本的催化剂,可以在不牺牲耐久性的前提下,提高膜的性能和功率密度,因此燃料电池电堆的物理尺寸可以相应减少,使其更加轻便,更加便宜。

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