燃料電池減少鉑金屬用量的新方法
日期：2025-01-08 09:07:38 作者：宏力精密鋼管 閱讀數(shù)：360眾所周知，燃料電池由于其燃燒產(chǎn)物主要是水，因此其非常環(huán)保。近日，哥本哈根大學(xué)的研究者在燃料電池上取得了新的進(jìn)展。無(wú)需利用貴金屬鉑作為催化劑，也能使燃料電池提供與目前采用鉑催化劑的燃料電池相同的電量。這項(xiàng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)刊登在了《自然材料》雜志上。
更便宜的氫燃料汽車(chē)和全新的燃料電池設(shè)計(jì)
研究者表示，燃料電池應(yīng)該替代內(nèi)燃機(jī)作為今后汽車(chē)的動(dòng)力源。它們對(duì)氣候環(huán)境幾乎沒(méi)有影響。一方面是因?yàn)槿剂想姵氐娜剂侠寐矢?，另一方面，其燃燒產(chǎn)物中不含有煙塵、二氧化碳等物質(zhì)。
而燃料電池目前遇到的技術(shù)瓶頸則是：其中使用的鉑金屬催化劑相當(dāng)昂貴。這是阻礙燃料電池發(fā)展的最大障礙。
減少貴金屬使用率
哥本哈根大學(xué)化學(xué)部門(mén)副教授Matthias Arenz與墨尼黑工業(yè)大學(xué)、杜塞爾多夫普朗克研究所的研究者共同測(cè)試了一系列不同的催化劑。
他表示：“我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里發(fā)現(xiàn)了一種新方法，利用平常氫燃料電池中鉑金屬的五分之一實(shí)現(xiàn)與其相同的電容量。雖然在實(shí)際應(yīng)用中或許達(dá)不到這一水平，但可以確定的是，新方法能夠大量減少對(duì)鉑催化劑的依賴(lài)。在減少燃料電池成本方面跨出了一大步?！?/p>
鉑金屬是地球上最稀有的幾種金屬之一。大部分鉑金屬存在于南非地區(qū)，含量占全球80%，俄羅斯地區(qū)的鉑金儲(chǔ)量則占全球的10%。
2012年，全球鉑金屬產(chǎn)量為179噸。而黃金的全球年產(chǎn)量則達(dá)到2700噸，作為對(duì)比，鉑金顯得尤為珍貴。1盎司鉑金的售價(jià)為1600美元。
片材、粒子或納米粒子
燃料電池以鉑作為催化劑并通過(guò)氫氣和氧氣產(chǎn)生電能。最佳的反應(yīng)模式就是在反應(yīng)過(guò)程中覆蓋鉑金屬層，不過(guò)這樣做的成本很高。因此現(xiàn)代的燃料電池中將鉑金屬的形態(tài)制造成顆粒狀。而研究團(tuán)隊(duì)所謂的新方法則是將顆粒狀鉑金屬擺放的更科學(xué)，更高效。
同質(zhì)量鉑金屬產(chǎn)生5倍電量
在測(cè)試過(guò)程中，傳統(tǒng)催化劑一般每毫克能夠產(chǎn)生1安培的電流。而哥本哈根研究團(tuán)隊(duì)則利用1毫克鉑金屬生成了8安培的電流。一開(kāi)始研究者以為這是因?yàn)槔酶☆w粒的鉑金產(chǎn)生了更高的功率產(chǎn)額(power yield)，不過(guò)進(jìn)一步觀察后，他們有了更驚人的發(fā)現(xiàn)。
偶然發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象
他們將鉑金屬顆粒制造成一系列不同的體積大小。他們發(fā)現(xiàn)在某些樣品催化劑上，鉑粒子的密度非常的高。研究者將其描述為“粒子鄰近效應(yīng)(Particle Proximity Effect)”。研究者下一步所要做的是，利用工業(yè)方法大規(guī)模實(shí)現(xiàn)這種“粒子鄰近效應(yīng)”。