宾夕法尼亚大学:用更广泛的低成本金属制造燃料电池

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核心提示:宾夕法尼亚大学研究人员展示,咋样利用定制纳米材料来应对哪几种挑战。研究人员采用更便宜、广泛使用的金属,制造燃料电池,通过原子级设计,使材料具有长期稳定性。



盖世汽车讯 目前,风能和太阳能等可再生能源正在越来越快改变能源格局,科学家们急于寻找更好的储能法子,以备不时之需。燃料电池将化学能转化为电能,有原困是一种长期储能方案,你说哪几种有一天,不用燃烧燃料就能为卡车和汽车提供动力。为了推广燃料电池,化学家和工程师们时要找到法子,使这项技术更具成本效益和稳定性,也能实现广泛应用。 

据外媒报道,宾夕法尼亚大学研究人员展示,咋样利用定制纳米材料来应对哪几种挑战。研究人员采用更便宜、广泛使用的金属,制造燃料电池,通过原子级设计,使材料具有长期稳定性。此项研究在宾大整合知识学院Christopher Murray教授所在的实验室进行,由研究生Jennifer Lee领头。 

燃料电池依赖正负有一六个 电极进行化学反应并产生动力,有一六个 电极之间的电解质有益于离子移动。当燃料进入负极时,催化剂会将分子分解成质子和电子。刚刚 ,电子又流向正极,并产生电流。催化剂通常由铂等贵金属制成。刚刚 ,原困化学反应必须在材料皮下组织进行,任何末经常出显于皮下组织的原子都不被浪费掉。一并,让催化剂长时间保持稳定也很重要,原困燃料电池好难更换。 

为了外理这有一六个 问題,化学家尝试设计皮下组织含铂的纳米定制材料,并几瓶使用钴等更常见的金属,来提供稳定性。Murray团队擅长制造良好受控的纳米材料,即纳米晶体,都可不能否控制所有复合纳米材料的大小、型态和构成。 在本项研究中,Lee重点研究一种特殊燃料电池的正极催化剂,称为质子交换膜燃料电池。她表示:“正极占据 的问題更大,原困所使用的要么是铂,要么是铂基材料,不仅价格昂贵,刚刚 反应效率慢。优质燃料电池的设计重点在于正极催化剂。” 

ishkariani解释说,我们都我们都面临的挑战在于,使正极中铂和钴原子形成稳定的型态。“我们都我们都很清楚,钴和铂都可不能否混合。刚刚 ,原困将你你这人种生活元素制成合金,就会形成随机顺序的铂和钴。而随机加入的钴会渗入电极,原困燃料电池的工作时间很短。”为了外理你你这人问題,研究人员设计出一种由层状铂和钴构成(金属间相)的催化剂。在催化剂中,精确控制每个原子的位置并锁定型态,比起随机加入的完后 ,正极催化剂的工作时间更长。研究人员意外发现,系统中再加的钴太少,效率越高。铂钴比达到1:1时,效果最好。 

接下来,研究人员将对燃料电池组件中的金属间材料进行测试和评估,以便与商用系统直接进行比较。Murray团队还将探讨新的法子,在非高温情况下创造金属间型态,并观察额外再加原子都可不能否提高催化剂性能。这项研究时要高分辨率显微镜成像。 

Murray将这项基础研究视为起点,未来将推动商业实施和实际应用。她强调,完后 的进展取决于目前的前瞻性研究。“想想你你这人世界,我们都我们都正在逐渐减少对传统化石燃料的投入,原困能搞清楚电能与生学能你你这人相互转换的过程,都可不能否一并外理若干极为重要的问題。”