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燃料動(dòng)力電池未必要使用鉑催化劑

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1260次  |  2021年09月26日  

眾所周知,燃料動(dòng)力鋰電池由于其燃燒產(chǎn)物重要是水,因此其非常環(huán)保。近日,哥本哈根大學(xué)的研究者在燃料動(dòng)力鋰電池上取得了新的進(jìn)展。無需利用貴金屬鉑作為催化劑,也能使燃料動(dòng)力鋰電池供應(yīng)與目前采用鉑催化劑的燃料動(dòng)力鋰電池相同的電量。這項(xiàng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)刊登在了《自然材料》雜志上。成本更低的氫燃料汽車和全新的燃料動(dòng)力鋰電池設(shè)計(jì)


研究者表示,燃料動(dòng)力鋰電池應(yīng)該替代內(nèi)燃機(jī)作為今后汽車的動(dòng)力源。它們對(duì)氣候環(huán)境幾乎沒有影響。一方面是因?yàn)槿剂蟿?dòng)力鋰電池的燃料利用率更高,另一方面,其燃燒產(chǎn)物中不含有煙塵、二氧化碳等物質(zhì)。


而燃料動(dòng)力鋰電池目前遇到的技術(shù)瓶頸則是:其中使用的鉑金屬催化劑相當(dāng)昂貴。這是阻礙燃料動(dòng)力鋰電池發(fā)展的最大障礙。


減少貴金屬使用率


哥本哈根大學(xué)化學(xué)部門副教授MatthiasArenz與墨尼黑工業(yè)大學(xué)、杜塞爾多夫普朗克研究所的研究者共同測(cè)試了一系列不同的催化劑。

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他表示:我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里發(fā)現(xiàn)了一種新方法,利用平常氫燃料動(dòng)力鋰電池中鉑金屬的五分之一實(shí)現(xiàn)與其相同的電容量。雖然在實(shí)際應(yīng)用中或許達(dá)不到這一水平,但可以確定的是,新方法能夠大量減少對(duì)鉑催化劑的依賴。在減少燃料動(dòng)力鋰電池成本方面跨出了一大步。


鉑金屬是地球上最稀有的幾種金屬之一。大部分鉑金屬存在于南非地區(qū),含量占全球80%,俄羅斯地區(qū)的鉑金儲(chǔ)量則占全球的10%。


2012年,全球鉑金屬產(chǎn)量為179噸。而黃金的全球年產(chǎn)量則達(dá)到2700噸,作為比較,鉑金顯得尤為珍貴。1盎司鉑金的售價(jià)為1600美元。


片材、粒子或納米粒子


燃料動(dòng)力鋰電池以鉑作為催化劑并通過氫氣和氧氣出現(xiàn)電能。最佳的反應(yīng)模式就是在反應(yīng)過程中覆蓋鉑金屬層,不過這樣做的成本很高。因此現(xiàn)代的燃料動(dòng)力鋰電池中將鉑金屬的形態(tài)制造成顆粒狀。而研究團(tuán)隊(duì)所謂的新方法則是將顆粒狀鉑金屬擺放的更科學(xué),更高效。

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同質(zhì)量鉑金屬出現(xiàn)5倍電量


在測(cè)試過程中,傳統(tǒng)催化劑一般每毫克能夠出現(xiàn)1安培的電流。而哥本哈根研究團(tuán)隊(duì)則利用1毫克鉑金屬生成了8安培的電流。一開始研究者以為這是因?yàn)槔酶☆w粒的鉑金出現(xiàn)了更高的功率產(chǎn)額(poweryield),不過進(jìn)一步觀察后,他們有了更驚人的發(fā)現(xiàn)。


偶然發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象


他們將鉑金屬顆粒制造成一系列不同的體積大小。他們發(fā)現(xiàn)在某些樣品催化劑上,鉑粒子的密度非常的高。研究者將其描述為粒子鄰近效應(yīng)(ParticleProximityEffect)。研究者下一步所要做的是,利用工業(yè)方法大規(guī)模實(shí)現(xiàn)這種粒子鄰近效應(yīng)。



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