新技術(shù)：專家揭開燃料電池“長壽”秘訣!

    布魯克海文國家實驗室宣布找到了一種能夠使在燃料電池中用作催化劑的白金不會溶解或性能下降的方法。美國能源部認為，這一突破將幫助全美推行的先進能源計劃重返軌道，在2020年之前實現(xiàn)汽車全電力化的目標。


    美國能源部已經(jīng)獲得了布魯克海文國家實驗室這一發(fā)現(xiàn)的專利權(quán)，希望能將之授權(quán)給全球所有燃料電池制造商。布魯克海文國家實驗室從18月前開始進行測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)時走時停的駕駛方式會極大地縮短下一代燃料電池動力車的使用壽命－在5天的加速測速中縮短了45％。以這樣的情況，混合動力將永遠無法像先進能源計劃倡導的那樣在全電力驅(qū)動汽車上實現(xiàn)。 

    時走時停形成的不斷放電充電的周期，會產(chǎn)生范圍很大的電壓擺動，溶解燃料電池碳電極中那一層薄薄的白金。美國能源部布魯克海文國家實驗室研究人員RadoslavAdzic說：“如果電極中的白金溶解，會極大地降低燃料電池的性能?！?nbsp;

    Adzic的研究小組將數(shù)個10-15個金原子串注入鈀納米粒子的表面，形成燃料電池電極上一層薄薄的涂層，從而解決了這一問題。金原子可以減小時走時停駕駛產(chǎn)生的電壓擺動，從而防止白金溶解。Adzic指出，外覆鈀的碳可以形成成本更低的電極，因為它的白金只有一層。 

    布魯克海文國家實驗室在試驗中模擬了3萬次時走時停駕駛，以及因此在燃料電池電極上產(chǎn)生的氧化和氫化周期，用完了一塊燃料電池。在該實驗室的國家同步輻射光源中，研究人員使用了一個掃描透射顯微鏡中的X光探測器來觀察電氣化學進程，并確證金原子的使用確實能減少白金的氧化。Adzic說：“簡而言之，我們的發(fā)現(xiàn)就是：如果將每個只含10-15個金原子的更小的原子串覆在3-5納米的白金納米粒子上，電壓擺動就會更小，只有0.75-1.1V，而一般的電壓擺動為1.2V。這樣的改進足以確保白金不被溶解?！?nbsp;

    金比鈀貴一倍，但比白金便宜一半。因此，這種新的電極合成物并沒有增加燃料電池的成本，但也可能不會降低其成本。 

    布魯克海文國家實驗室的研究人員仍在繼續(xù)研究使這一方法奏效的確切原因，但他們已經(jīng)能估計出，最理想的粒子結(jié)構(gòu)是10％的金加90％的白金。 

    布魯克海文國家實驗室這一研究小組的成員包括化學研究專家JunliangZhang和KotaroSasaki，以及來自布魯克海文國家實驗室功能材料中心的EliSutter。他們下一步將在洛斯阿拉莫斯國家實驗室的氫和燃料電池研究所測試他們的這一研究成果。 

    Adzic說：“下一步我們將合成出幾克這種受金原子保護的白金催化劑，拿到洛斯阿拉莫斯國家實驗室測試，讓那里的研究人員驗證一下這種方案是否能在燃料電池的實際生產(chǎn)中可行。盡管我們的研究成果很有前景，但目前為止我們都僅僅是在實驗室條件下進行的測試。”