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氫燃料動力電池突圍有望!鐵基催化劑瓶頸已破 取代"天價"鉑指日可待

鉅大LARGE  |  點擊量:274次  |  2023年03月06日  

幾十年來,由于鉑的成本太高,環(huán)保燃料的商業(yè)化一直停滯不前。因此,科學家們一直在尋找一種替代催化劑,以顯著降低氫燃料動力電池的價格。而近期的一項最新研究表明,他們?nèi)〉昧送黄菩赃M展。


事實上,鐵基催化劑一直以來都是熱門候選者之一。鐵之所以如此受歡迎,是因為它不僅儲量豐富,而且還很便宜。但它的性能不如鉑金,尤其是因為它缺乏耐久性,無法承受燃料動力電池內(nèi)部的強腐蝕和氧化環(huán)境。


目前,美國能源部(DOE)將效率、耐久性和可負擔性確定為燃料動力電池研究的三個重要目標。而美國紐約州立大學布法羅分校(UniversityatBuffalo,簡稱UB)近期研發(fā)了一種將鐵和氮和碳結合在一起的新方法,由此出現(xiàn)的催化劑可以滿足以上三個標準。


這一突破可能會引發(fā)一場綠色能源革命,未來包括筆記本電腦和火車等不同類型的產(chǎn)品,都將可以使用只出現(xiàn)水作為副產(chǎn)品的燃料動力電池。這項研究成果已于近期發(fā)表在了《自然能源》雜志上。


具體而言,為了克服上述鐵基催化劑的障礙,研究小組首先設法將四個氮原子跟鐵結合起來,隨后將該材料嵌入幾層石墨烯中,對局部結構進行精確的原子控制。

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由此,一種性能大幅改善的新型催化劑就出現(xiàn)了。盡管具體數(shù)據(jù)并未被公開,但按照研究小組的說法,這種催化劑被認為是迄今為止最有效的鐵基催化劑,其電流密度已超過美國能源部到2025年的目標,而且它還實現(xiàn)了接近鉑族催化劑的耐久性等級。


研究人員表示,所有這些都表明,鐵基催化劑有可能使燃料動力電池,尤其是氫燃料動力電池,在商業(yè)用途上更加具性價比。現(xiàn)在,他們正在計劃進行后續(xù)研究以進一步改進該催化劑。


該研究的重要作者、UB工程和應用科學學院化學和生物工程教授GangWu博士說,這是多年來的研究成果。我們相信這是一項重大突破,最終將有助于釋放氫燃料動力電池的巨大潛力。


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