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香港科技大学打造出新型耐用氢燃料电池

2022-07-05 16:24:20 EDN China 阅读:
氢燃料电池发电在很大程度上依赖于一种电催化剂,即主要由昂贵稀有金属铂组成的材料。科学家们一直在努力开发替代品,用更常见和更便宜的材料(如铁-氮-碳)代替铂,但这些材料要么被证明在发电方面效率低下,要么耐用性差。现在,香港科技大学的研究人员开发出一种迄今为止世界上最耐用新型氢燃料电池,而且更具成本效益……

氢燃料电池是一种很有前途的清洁能源选择,因为氢燃料电池通过将氢气和氧气转化为电能来发电,可实现二氧化碳、颗粒物和其他可能引起雾霾或健康问题的空气污染物的零排放,因此是一种很有前景的清洁能源。尽管具有环境效益,且经过多年发展,但氢燃料电池仍未广泛商业化。这是因为氢燃料电池发电在很大程度上依赖于一种电催化剂,即主要由昂贵稀有金属铂组成的材料。GiRednc

科学家们一直在努力开发替代品,用更常见和更便宜的材料(如铁-氮-碳)代替铂,但这些材料要么被证明在发电方面效率低下,要么耐用性差。GiRednc

现在,香港科技大学(Hong Kong University of Science and Technology,港科大)的研究人员开发出一种迄今为止世界上最耐用新型氢燃料电池,而且更具成本效益,为全球实现碳中和的更广泛绿色能源应用铺平道路。GiRednc

香港科技大学化学与生物工程系邵敏华教授领导的研究团队发现了一种新配方,不仅可以将铂的使用比例降低80%,而且在细胞的耐久性水平。GiRednc

尽管铂含量很少,但该团队开发的新型混合催化剂在 100,000 次加速应力测试循环后仍能将铂催化活性保持在 97%,而目前的催化剂通常在 30,000 次循环后性能下降超过 50% . 在另一项测试中,新燃料电池在运行 200 小时后没有表现出任何性能下降。GiRednc

GiRednc

如此出色的性能背后的一个原因是新催化剂具有三个不同的反应活性位点,而不是当前催化剂中的单一活性位点。使用包含原子分散的铂、铁单原子和铂-铁纳米颗粒的配方,新混合物加快了反应速度,并实现了比铂本身高 3.7 倍的催化活性。从理论上讲,催化活性越高,它提供的功率就越大。GiRednc

兼任科大能源研究所所长的邵教授表示:“氢燃料电池是一种能源转换装置,对我们实现碳中和世界的愿望至关重要。在我们应对气候变化的过程中,有必要扩大其使用范围。 “我们很高兴看到我们的研究结果使这一目标更近了一步。感谢政府的绿色科技基金,我们将寻求进一步改进催化剂,使其与燃料电池汽车和其他电化学设备兼容。”GiRednc

研究结果发表在《Nature Catalysis》上。GiRednc

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