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浅谈氢燃料电池的前景

2020-11-21 16:32:56

氢燃料电池能将氢气和氧气转化为电能,将这种电池串联起来能产生更多电能,可为汽车等大型设备供电,而且其副产品只有水,不会排放出温室气体。但含铂催化剂限制了氢燃料电池的广泛应用。

现在,洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家吴刚(音译)、克里斯蒂娜?约翰斯顿、皮欧特?泽伦亚和橡树岭国家实验室的科学家凯伦?摩尔携手,用碳(部分源于高温过程产生的聚苯胺)、廉价的铁和钴研制出了这种新的非铂基催化剂,其将应用于氢燃料电池阴极同氧气发生反应的那部分。用铁、钴等廉价金属取代比金更贵重的铂,将大大缓解目前氢燃料电池面临的成本高企问题。研究结果证实,这种新的碳—铁—钴催化剂让电池的能量更多、效率更高且寿命更长,且能让燃料电池在不断充放电的过程中损耗更小。

更重要的是,该碳—铁—钴催化剂燃料电池能有效地将氢气和氧气变成水,而不会产生大量不需要的过氧化氢。产生大量过氧化氢会使燃料电池产出的能量减少50%以上,同时还可能破坏燃料电池的膜。即使同现在技术最先进的铂基催化剂相比,碳—铁—钴催化剂产生的过氧化氢也微乎其微。

泽伦亚表示,与铂基催化剂相比,新催化剂一样经久耐用,但其成本几乎为零,因此,它清除了氢燃料电池“飞入寻常百姓家”面临的主要壁垒。因为新催化剂拥有的高效能,洛斯阿拉莫斯国家实验室为其申请了专利。洛斯阿拉莫斯燃料电池计划的负责人肯?斯特罗指出,新燃料电池克服了商用燃料电池发展中的两个最大“瓶颈”:高成本和低耐用度。该科研团队计划深入理解该碳—铁—钴催化剂的工作原理,以改进其性能,进一步提高氢燃料电池的效能和使用寿命。

据美国物理学家组织网4月21日报道,美国科学家研制出一种新型氢燃料电池催化剂,与目前催化剂的最大不同点在于,该新催化剂不含贵重金属铂,而由碳、铁、钴制成,并且产能更大,效率更高,有望解决氢燃料电池推广过程中的一个主要障碍,助推氢燃料电池在个人设备到汽车等多个应用领域大展拳脚。研究发表在22日出版的美国《科学》杂志上。


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