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燃料電池減少鉑金屬用量的新方法

發布時間:19-10-06

眾所周★知,燃料電池由于其燃燒產物主要是水,因此其非常┝環保。近日,哥本哈根大學的研究者在燃料電池上取得了新的進展。無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ξ料電池相同的電量。¤這項科學發現已經刊登在了《自然材料》雜志上。

更便宜的氫燃料汽車和全〒新的燃料電池設計

研究者表示,燃料電池應該┘替代內燃機作為今后汽車的動力?..源。它們對氣候環境幾乎沒有影響。一方面是因為燃料電池的燃料利用率更高,另一方★面,其燃燒產物中不含有煙塵、二氧化碳Ъ等物質。

而燃料電池目前遇到的技術瓶頸則是:其中使用的鉑金屬催化劑相當昂貴。這▁▂▃▄是┖?阻?礙燃料電池發展的最大障礙。λ

減少貴金屬使用率

哥本哈根大學化學部門副教授Mat⊙th?ias Are『nz與墨▲尼黑工業大學、杜塞爾多夫普朗克研究所的研●究者共同測試了一系列不同的催化劑。

他表∝示:“我們在實驗室里發現了一種新方法,利用平常氫燃料電池中鉑金屬的?五分之一實現與其相同的電容量。雖然在實際應用中或許達不到這一水ч平,但可以確定的是,新方法能夠大量減少對鉑催化劑的〥依賴。在減少≧燃料電池成本方面跨出了一大步。”∴

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,含量占全球80%,俄羅斯地區的鉑金儲量則占全球的10%。

2012年,全球鉑金屬產量為』179噸。而黃金的全球年產量則達到2§700噸,作為對比,鉑金顯得尤為珍貴。1盎司╞鉑金的Ц售價為1600美元。

片材、粒子或納米粒子

燃料電池以鉑作ф為催化劑并通過氫氣和氧≥氣產生電能。最佳的反應模?式就是在反應過程中覆蓋鉑金屬層,不過這樣做的成本很高。因此現代的燃料電池中將鉑金屬的形態制造成顆粒狀。而研究團隊所謂的新方法則是將顆粒狀鉑金屬擺放的更科〨學,更高效。

同↙質量鉑金屬產生5倍電量

在測試過程中,傳統催化劑一般每毫克能夠產生1安培的⊙電流。ν而哥本哈根研究團隊則利用1毫克鉑金屬生成了8安培的電流。一開始研究者以為ε這是≡因為利用更小顆粒的鉑金產生了更高的功率產額(power yield),不過進一步觀察后,他們有了更驚人的發現。

偶然發現的現象?

他們將鉑金屬顆粒制造成一系列不同的體積大小。他?們發現在某些樣品催化劑上,鉑Ф粒子的密度非常的高。研究者將其描述為&ldqu?o;粒子鄰近效應(Particle Θ℃Proximity Effect)”。研究者下一步所要做的是,利用工業方法大規模實現這種“粒子鄰近ζ效應”。

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