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热资讯!研究人员探讨铂催化剂的降解模式 以减少浪费
时间:2022-06-15 10:10:03

盖世汽车讯 燃料电池通常利用氢发电,这是一种在燃烧时只产生水的“清洁”燃料。铂是这一过程的关键催化剂。然而,在燃料电池中,铂会不均匀降解。在更换废旧燃料电池时,可能导致仍可使用的铂被丢掉。据外媒报道,为了提高燃料电池的耐用性,并减少浪费,研究人员探讨了铂降解不均匀的原因,包括燃料电池内部的湿度和气体环境(空气和氮气),以及燃料电池流动通道的几何形状。

(图片来源:美国能源部)

对于汽车应用来说,聚合物电解质燃料电池(PEFCs)是颇具吸引力的选择,因其结构紧凑,可根据需要快速提高功率输出。同时,这类电池的成本更低,耐用性更高,因此应用前景较好。在轻型车辆中,铂等贵金属催化剂约占PEFCs成本的三分之一。在此项研究中,研究人员探讨了PEFCs中铂催化剂的降解模式。所得出的结果有助于开发简单有效的策略,减少浪费昂贵的催化剂材料。

由加州大学欧文分校(University of California, Irvine)和博世公司(Bosch)领导的团队,研究了经过加速应力测试的市售催化剂涂层膜。研究人员分别在潮湿和干燥的条件下,以及在空气和氮气环境中,进行了测试。对样品的分析涉及多种方法,包括扫描电子显微镜和若干种X射线光谱技术。在美国能源部科学用户设施办公室的先进光源(ALS)中,研究人员利用X射线衍射来绘制老化铂纳米粒子的尺寸图(颗粒越大,降解程度就越严重)。此外,还利用X射线计算机断层扫描,对老化后的催化剂层进行成像。

结果显示,在流场出口附近,以及在氮气环境和较高湿度下,铂老化得更快。在引导氢气经过催化剂层的迷宫状通道之间的位置,老化速度也更快。而在流场尺寸更窄的情况下,不存在这种效应。


【资料图】

此项研究得出的结论是,增加逆流通道,有助于减少进出口可变性。在较高的温度下运行,则有助于降低相对湿度。

对于化石燃料汽车来说,使用PEFC的汽车是一种极好的无排放替代选项。这项研究得出的结果有助于开发直接的系统级策略,以增加耐久性并降低成本,为这类技术找到成本更低的替代催化剂材料。

关键词: 燃料电池

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