新技術(shù)：專(zhuān)家揭開(kāi)燃料電池“長(cháng)壽”秘訣!

    布魯克海文國家實(shí)驗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。美國能源部認為，這一突破將幫助全美推行的先進(jìn)能源計劃重返軌道，在2020年之前實(shí)現汽車(chē)全電力化的目標。


    美國能源部已經(jīng)獲得了布魯克海文國家實(shí)驗室這一發(fā)現的專(zhuān)利權，希望能將之授權給全球所有燃料電池制造商。布魯克海文國家實(shí)驗室從18月前開(kāi)始進(jìn)行測試，結果發(fā)現時(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天的加速測速中縮短了45％。以這樣的情況，混合動(dòng)力將永遠無(wú)法像先進(jìn)能源計劃倡導的那樣在全電力驅動(dòng)汽車(chē)上實(shí)現。 

    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。美國能源部布魯克海文國家實(shí)驗室研究人員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?！?nbsp;

    Adzic的研究小組將數個(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，因為它的白金只有一層。 

    布魯克海文國家實(shí)驗室在試驗中模擬了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)驗室的國家同步輻射光源中，研究人員使用了一個(gè)掃描透射顯微鏡中的X光探測器來(lái)觀(guān)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?！?nbsp;

    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。 

    布魯克海文國家實(shí)驗室的研究人員仍在繼續研究使這一方法奏效的確切原因，但他們已經(jīng)能估計出，最理想的粒子結構是10％的金加90％的白金。 

    布魯克海文國家實(shí)驗室這一研究小組的成員包括化學(xué)研究專(zhuān)家JunliangZhang和KotaroSasaki，以及來(lái)自布魯克海文國家實(shí)驗室功能材料中心的EliSutter。他們下一步將在洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗室的氫和燃料電池研究所測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的白金催化劑，拿到洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗室測試，讓那里的研究人員驗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)驗室條件下進(jìn)行的測試?！?nbsp;