氫燃料電池福音：鉑鈷合金納米粒子將延長電池壽命

據(jù)外媒報(bào)道，近日，來自布朗大學(xué)的一組科學(xué)家研發(fā)出了一種新的催化劑，它可以使氫燃料電池驅(qū)動的汽車變得更加經(jīng)濟(jì)。這種基于鉑和鈷合金制成的納米顆粒催化劑不僅比純鉑更便宜而且效率更高、使用壽命更長。雖然氫燃料電池為汽車行業(yè)帶來了希望，通過適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)設(shè)施它將電動汽車的生態(tài)友好和傳統(tǒng)化石燃料的自由度結(jié)合在一起，然而為了讓燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)起來，它需要一個催化劑來進(jìn)行關(guān)鍵氧還原反應(yīng)。

據(jù)了解，燃料電池含有一個質(zhì)子交換膜(PEM)，一邊是氫一邊是含氧的空氣。電子將從氫原子中剝離出來然后被氧原子吸收進(jìn)而產(chǎn)生電能。問題是想要進(jìn)行這樣一個反應(yīng)需要催化劑。

鉑是最常用的催化劑，然而這種元素價(jià)格昂貴、效率不高，而且容易“中毒”，雜質(zhì)會附著在鉑分子上導(dǎo)致反應(yīng)終止。研究小組組長Junrui Li指出，將鉑與鈷等金屬合二為一的成本更低，同時(shí)還能使得催化劑的效率變得更高，然而這種合金在燃料電池的惡劣條件下會迅速氧化并慢慢流失。

為此，研究團(tuán)隊(duì)制出納米粒子，它由純鉑的外層和由鉑和鈷原子交替層組成的內(nèi)部組成。

針對這種新型催化納米粒子的測試顯示，它們的性能已經(jīng)遠(yuǎn)超過鉑，并且在3萬個電壓周期后仍保持活性--在這個電壓周期內(nèi)，鉑的含量會急劇下降。然而，研究小組強(qiáng)調(diào)，在實(shí)驗(yàn)臺上發(fā)生的事情與在溫度和酸度更高的燃料電池中發(fā)生的事情是不同的。因此，新的催化劑被送到了洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室然后在一個實(shí)際的燃料電池中展開了進(jìn)一步的測試。

團(tuán)隊(duì)表示，最終測試表明，新的催化劑超過由美國能源部最初設(shè)定的數(shù)值。“即使經(jīng)過了3萬次循環(huán)，我們的催化劑仍超出了能源部最初的活性目標(biāo)，”Sun說道，“在真實(shí)的燃料電池環(huán)境中，這種性能真的很有前途。”