新技術(shù)：專家揭開(kāi)燃料電池“長(zhǎng)壽”秘訣!

    布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室宣布找到了一種能夠使在燃料電池中用作催化劑的白金不會(huì)溶解或性能下降的方法。美國(guó)能源部認(rèn)為，這一突破將幫助全美推行的先進(jìn)能源計(jì)劃重返軌道，在2020年之前實(shí)現(xiàn)汽車(chē)全電力化的目標(biāo)。


    美國(guó)能源部已經(jīng)獲得了布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室這一發(fā)現(xiàn)的專利權(quán)，希望能將之授權(quán)給全球所有燃料電池制造商。布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室從18月前開(kāi)始進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)時(shí)走時(shí)停的駕駛方式會(huì)極大地縮短下一代燃料電池動(dòng)力車(chē)的使用壽命－在5天的加速測(cè)速中縮短了45％。以這樣的情況，混合動(dòng)力將永遠(yuǎn)無(wú)法像先進(jìn)能源計(jì)劃倡導(dǎo)的那樣在全電力驅(qū)動(dòng)汽車(chē)上實(shí)現(xiàn)。 

    時(shí)走時(shí)停形成的不斷放電充電的周期，會(huì)產(chǎn)生范圍很大的電壓擺動(dòng)，溶解燃料電池碳電極中那一層薄薄的白金。美國(guó)能源部布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究人員RadoslavAdzic說(shuō)：“如果電極中的白金溶解，會(huì)極大地降低燃料電池的性能。” 

    Adzic的研究小組將數(shù)個(gè)10-15個(gè)金原子串注入鈀納米粒子的表面，形成燃料電池電極上一層薄薄的涂層，從而解決了這一問(wèn)題。金原子可以減小時(shí)走時(shí)停駕駛產(chǎn)生的電壓擺動(dòng)，從而防止白金溶解。Adzic指出，外覆鈀的碳可以形成成本更低的電極，因?yàn)樗陌捉鹬挥幸粚印?nbsp;

    布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在試驗(yàn)中模擬了3萬(wàn)次時(shí)走時(shí)停駕駛，以及因此在燃料電池電極上產(chǎn)生的氧化和氫化周期，用完了一塊燃料電池。在該實(shí)驗(yàn)室的國(guó)家同步輻射光源中，研究人員使用了一個(gè)掃描透射顯微鏡中的X光探測(cè)器來(lái)觀察電氣化學(xué)進(jìn)程，并確證金原子的使用確實(shí)能減少白金的氧化。Adzic說(shuō)：“簡(jiǎn)而言之，我們的發(fā)現(xiàn)就是：如果將每個(gè)只含10-15個(gè)金原子的更小的原子串覆在3-5納米的白金納米粒子上，電壓擺動(dòng)就會(huì)更小，只有0.75-1.1V，而一般的電壓擺動(dòng)為1.2V。這樣的改進(jìn)足以確保白金不被溶解。” 

    金比鈀貴一倍，但比白金便宜一半。因此，這種新的電極合成物并沒(méi)有增加燃料電池的成本，但也可能不會(huì)降低其成本。 

    布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員仍在繼續(xù)研究使這一方法奏效的確切原因，但他們已經(jīng)能估計(jì)出，最理想的粒子結(jié)構(gòu)是10％的金加90％的白金。 

    布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室這一研究小組的成員包括化學(xué)研究專家JunliangZhang和KotaroSasaki，以及來(lái)自布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室功能材料中心的EliSutter。他們下一步將在洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的氫和燃料電池研究所測(cè)試他們的這一研究成果。 

    Adzic說(shuō)：“下一步我們將合成出幾克這種受金原子保護(hù)的白金催化劑，拿到洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，讓那里的研究人員驗(yàn)證一下這種方案是否能在燃料電池的實(shí)際生產(chǎn)中可行。盡管我們的研究成果很有前景，但目前為止我們都僅僅是在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行的測(cè)試?！?nbsp;