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研究前沿

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燃料电池减少铂金属用量的新方法

小太阳网登录:2013-08-11      来源:      阅读次数:

    众所周知,燃料电池由于其燃烧产物主要是水,因此其非常环保。近日,哥本哈根大学的研究者在燃料电池上取得了新的进展。无需利用贵金属铂作为催化剂,也能使燃料电池提供与目前采用铂催化剂的燃料电池相同的电量。这项科学发现已经刊登在了《自然材料》杂志上。

更便宜的氢燃料汽车和全新的燃料电池设计

    研究者表示,燃料电池应该替代内燃机作为今后汽车的动力源。它们对气候环境几乎没有影响。一方面是因为燃料电池的燃料利用率更高,另一方面,其燃烧产物中不含有烟尘、二氧化碳等物质。
而燃料电池目前遇到的技术瓶颈则是:其中使用的铂金属催化剂相当昂贵。这是阻碍燃料电池发展的最大障碍。
减少贵金属使用率
哥本哈根大学化学部门副教授Matthias Arenz与墨尼黑工业大学、杜塞尔多夫普朗克研究所的研究者共同测试了一系列不同的催化剂。
他表示:“大家在实验室里发现了一种新方法,利用平常氢燃料电池中铂金属的五分之一实现与其相同的电容量。虽然在实际应用中或许达不到这一水平,但可以确定的是,新方法能够大量减少对铂催化剂的依赖。在减少燃料电池成本方面跨出了一大步。”
铂金属是地球上最稀有的几种金属之一。大部分铂金属存在于南非地区,含量占全球80%,俄罗斯地区的铂金储量则占全球的10%。
2012年,全球铂金属产量为179吨。而黄金的全球年产量则达到2700吨,作为对比,铂金显得尤为珍贵。1盎司铂金的售价为1600美金。
片材、粒子或纳米粒子
    燃料电池以铂作为催化剂并通过氢气和氧气产生电能。最佳的反应模式就是在反应过程中覆盖铂金属层,不过这样做的成本很高。因此现代的燃料电池中将铂金属的形态制造成颗粒状。而研究团队所谓的新方法则是将颗粒状铂金属摆放的更科学,更高效。
同质量铂金属产生5倍电量
    在测试过程中,传统催化剂一般每毫克能够产生1安培的电流。而哥本哈根研究团队则利用1毫克铂金属生成了8安培的电流。一开始研究者以为这是因为利用更小颗粒的铂金产生了更高的功率产额(power yield),不过进一步观察后,他们有了更惊人的发现。
偶然发现的现象
    他们将铂金属颗粒制造成一系列不同的体积大小。他们发现在某些样品催化剂上,铂粒子的密度非常的高。研究者将其描述为“粒子邻近效应(Particle Proximity Effect)”。研究者下一步所要做的是,利用工业方法大规模实现这种“粒子邻近效应”。
文章来源:盖世汽车网
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