车用氢燃料电池的使用寿命越来越长--更少铂金 更耐用

Fuel cells for hydrogen vehicles are becoming longer lasting

by University of Copenhagen

大约有10亿辆汽车和卡车在世界各地的公路上四处奔跑。只有少数使用氢气能源。在哥本哈根大学的研究人员取得突破之后，这种情况可能会改变。突破？一种新的催化剂，可用于生产更便宜和更可持续的氢动力汽车。

氢飞行器是一种罕见的景象。这在一定程度上是因为他们依靠大量的铂作为燃料电池的催化剂--大约50克。通常，车辆只需要大约5克的这种稀有和珍贵的材料。事实上，南非每年只开采100吨铂。

现在，哥本哈根大学化学系的研究人员已经开发出一种不需要大量铂的催化剂。

“我们已经研制出一种催化剂，在实验室里，只需要铂含量的一小部分。氢汽车用的燃料电池。我们的白金数量与传统的白金相当。车辆。同时，新的催化剂比现在氢动力汽车上使用的催化剂更稳定。“化学系的MatthiasArenz教授解释说。

氢载体的范式转变

可持续技术经常受到稀缺材料有限的挑战，这些材料使它们成为可能，而这反过来又限制了可伸缩性。由于目前的限制，不可能一夜之间就用氢气取代世界上的汽车。因此，新技术改变了游戏规则.

UCPH化学系高熵合金催化中心的中心负责人Jan Rossmisl教授说：“这种新的催化剂可以使氢汽车以比以往任何时候都大得多的规模推出。”

通过使每克白金生产更多马力成为可能，这种新型催化剂大大改善了燃料电池。这反过来又使氢的生产燃料电池车辆更可持续。

更耐用，更少白金

因为只有催化剂的表面是活性的，所以需要尽可能多的铂原子来包覆它。催化剂也必须耐用。冲突就在这里。为了获得尽可能多的比表面积，今天的催化剂是基于白金-纳米粒子，涂覆在碳上。不幸的是，碳使催化剂不稳定。这种新型催化剂具有无碳的特点.研究人员没有开发纳米粒子，而是开发了一种纳米线网络，它具有丰富的比表面积和高的耐用性。

“随着这一突破，氢汽车的概念变得更加现实。它使它们变得更便宜、更可持续和更耐用，”JanRossmisl说。

与汽车业的对话

对于研究人员来说，下一步是扩大他们的结果，以便这项技术可以在氢载体上实施。

“我们正在与汽车工业关于如何在实践中推广这一突破。所以，事情看起来很有希望，“马提亚斯·阿伦兹教授说。

研究结果刚刚发表在天然材料，是材料研究的主要科学期刊之一。这是基础研究中心“高熵合金催化中心(CHEAC)”的第一篇文章。该中心是一个所谓的卓越中心，由丹麦国家研究基金会支持.

“在中心，我们开发了新的催化剂材料，以创造可持续的化学品和燃料，帮助社会使化学工业更加绿色。现在有可能以可持续的方式扩大氢汽车的生产，这是向前迈出的重要一步，“中心领导人JanRossmisl说。

More information: Self-supported Pt–CoO networks combining high specific activity with high surface area for oxygen reduction, Nature Materials(2020). DOI: 10.1038/s41563-020-0775-8 , www.nature.com/articles/s41563-020-0775-8

Journal information: Nature Materials 

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