據(jù)外媒報(bào)道,賓夕法尼亞州立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)研究了一種有前景的方法,可以降低燃料
電池的成本。通過(guò)復(fù)制計(jì)算機(jī)芯片制造工藝,新方法可以減少
電池中鉑族金屬(PGM)的使用量。
(圖片來(lái)源:賓夕法尼亞州立大學(xué))
據(jù)悉,新工藝可以降低大規(guī)模生產(chǎn)質(zhì)子交換膜燃料電池的成本。這種電池可用于為重型車輛提供電力,從而減少溫室氣體排放。
新工藝?yán)米越M裝嵌段共聚物模板(在納米級(jí)層面形成有序圖案的結(jié)構(gòu))來(lái)創(chuàng)建高表面積載體。該工藝通常稱為嵌段共聚物光刻(block copolymer lithography),是一種自下而上的光刻圖案化工藝,用于在大面積上制作特征尺寸為6-40納米的密集型圖案。該團(tuán)隊(duì)制作出具有小周期特征尺寸的密集高表面積載體,然后在載體基板上噴射了一層薄薄的PGM。
研究人員Christopher Arges表示:“這是首次采用這種技術(shù)來(lái)制造PGM含量極低的電極。在高表面積碳載體上,新型非合金化電催化劑表現(xiàn)出與最先進(jìn)的鉑納米顆粒相當(dāng)?shù)男阅�,同時(shí)更加耐用。”
燃料電池電動(dòng)汽車是更常見的鋰離子電池電動(dòng)汽車的替代選項(xiàng)之一。Arges表示:“當(dāng)使用鋰離子電池的車輛專門用于運(yùn)輸貨物和乘客時(shí),例如飛機(jī)、公共汽車、輪船、火車和大型卡車,其性能表現(xiàn)不佳,因?yàn)闆](méi)有時(shí)間等待充電。此外,當(dāng)車輛較大且行駛距離很遠(yuǎn)時(shí),燃料電池電動(dòng)汽車可以提供高能量密度。”
在重型車輛中,由于燃料電池的能量密度更大,能夠在有限的空間或重量?jī)?nèi)存儲(chǔ)更多的能量,因此可以提高效率,實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的續(xù)航里程。此外,燃料電池電動(dòng)汽車使用氫氣,不會(huì)產(chǎn)生排放或污染物。
Arges表示:“燃料電池不是將氫氣與空氣中的氧氣燃燒,而是在一個(gè)電極上與氫氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),并在另一個(gè)電極上與氧氣發(fā)生另一種反應(yīng)。在氧電極處,反應(yīng)后的氫氣中的質(zhì)子與氧氣結(jié)合。反應(yīng)的電子通過(guò)電池向外移動(dòng),從而為電機(jī)提供動(dòng)力,唯一的副產(chǎn)品是水。此外,如果通過(guò)可再生能源進(jìn)行水電解制氫,則可以實(shí)現(xiàn)具有零碳排放的綠色氫。”
燃料電池電動(dòng)汽車可以實(shí)現(xiàn)零排放和更高的能量密度。但是,目前加氫基礎(chǔ)設(shè)施不足是限制其發(fā)展的一個(gè)因素。Arges表示,該團(tuán)隊(duì)的新型擴(kuò)展表面電催化劑,有潛力用于綠色水電解制氫的其他電化學(xué)過(guò)程。“現(xiàn)在,研究人員致力于將這一工藝整合到制造膜電極組件中,以用于燃料電池發(fā)電廠和水電解槽。”
(責(zé)任編輯:子蕊)
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