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倫敦帝國理工學(xué)院開發(fā)無鉑催化劑 大幅降低燃料電池成本

時間:2022-04-27 08:58來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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       氫燃料電池可以將氫轉(zhuǎn)化為電力,而且所產(chǎn)生的副產(chǎn)物只有水蒸汽,是一種頗具吸引力、更加環(huán)保的便攜式電源替代品,尤其是在汽車領(lǐng)域。然而,其廣泛應(yīng)用受到成本影響,這種電池使用由鉑制成的催化劑,這是一種昂貴且稀缺的金屬。
(圖片來源:倫敦帝國理工學(xué)院)
 
       據(jù)外媒報道,由倫敦帝國理工學(xué)院(Imperial College London)的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的歐洲團(tuán)隊,使用鐵、碳和氮制造出了一種催化劑,可用于在高功率下運行燃料電池。與鉑金屬相比,這些材料價格低且容易獲得。
 
       帝國理工學(xué)院化學(xué)系的Anthony Kucernak教授表示:“目前,在單個燃料電池的成本中,大約有60%來自鉑催化劑。為了讓燃料電池真正替代用于驅(qū)動汽車的化石燃料,需要進(jìn)一步降低成本。這種催化劑設(shè)計的成本更低,有助于實現(xiàn)這一點。此外,通過部署更多以氫為燃料的可再生能源系統(tǒng),最終可以減少溫室氣體排放,推進(jìn)世界走上凈零排放的道路。”
 
       在這種創(chuàng)新催化劑中,所有的鐵都以單原子的形式分散在導(dǎo)電碳基質(zhì)中。單原子鐵的化學(xué)性質(zhì)不同于塊狀鐵(塊狀鐵中的所有原子都聚集在一起),反應(yīng)活性更強(qiáng)。這意味著鐵可以促進(jìn)燃料電池中的必要反應(yīng),成為鉑的良好替代品。在實驗室測試中,該團(tuán)隊發(fā)現(xiàn),單原子鐵催化劑的性能,接近于真正的燃料電池系統(tǒng)中的鉑基催化劑。
 
       除了為燃料電池生產(chǎn)低成本催化劑外,該團(tuán)隊開發(fā)的這種方法還適用于制造其他過程使用的催化劑,例如一些化學(xué)反應(yīng),以大氣中的氧為反應(yīng)物,而不是昂貴的化學(xué)氧化劑;以及在處理廢水時,利用空氣去除有害污染物。
 
       帝國理工學(xué)院化學(xué)系的Asad Mehmood博士表示:“研究人員開發(fā)了一種新的方法,可以制造一系列‘單原子’催化劑,為一系列新的化學(xué)和電化學(xué)過程提供機(jī)會。具體地說,這種獨特的合成方法名為金屬轉(zhuǎn)移反應(yīng)(transmetallation),可以避免在合成過程中形成鐵團(tuán)簇。對于其他希望制備類似類型催化劑的科學(xué)家而言,這一過程應(yīng)該有所幫助。”
 
       該團(tuán)隊已與英國燃料電池催化劑制造商Johnson Matthey達(dá)成合作,在適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)中測試這種催化劑,并希望擴(kuò)大新催化劑的規(guī)模,以用于商業(yè)燃料電池。此外,研究人員還致力于提高催化劑的穩(wěn)定性,以使其在耐久性和性能上可與鉑媲美。
 
(責(zé)任編輯:子蕊)
文章標(biāo)簽: 燃料電池 無鉑催化
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