德科學家研發新型氫燃料電池催化劑 成本降低八成
來源:人民網 日期:2010-4-29 作者:全球電池網 點擊:
德國柏林工業大學研究人員和來自美國的學者合作,共同研發出一種新型鉑合金,這種新型催化劑可節約大量的貴金屬鉑,使氫燃料電池的化學反應成本降低80%,這項研究成果刊登于最新一期《自然・化學》雜志。
作為新型清潔能源之一的氫燃料電池,除可替代傳統車用柴油和汽油發動機外,還可廣泛用于電力供應,以及便攜式電子設備,如筆記本電腦。氫燃料電池的工作原理實際上是個電化學過程,在這個過程中氫氣和氧氣結合,釋放出電和水,不會對環境造成任何污染。為了使這個過程快速和高效,需要使用大量貴金屬鉑作為催化劑。然而鉑材料昂貴,而且是稀有資源,因此,發展氫燃料電池的關鍵是研發可替代鉑的高效廉價催化劑。
研究人員將鉑與銅混合,然后從鉑銅合金中去除部分銅,形成直徑只有幾納米的球狀鉑銅催化劑顆粒,這種球狀鉑銅顆粒里面是銅,外殼是只有幾個原子厚度的鉑,從而極大減少了鉑的使用量。研究人員證實,通過銅鉑金屬混合和去除部分銅的過程,可使催化劑合金顆粒表面鉑原子的排列密度比普通鉑緊密得多。這種反常結構減少了這些顆粒上氧原子的結合力,使鉑合金催化劑比純鉑催化劑性能更好,讓氫燃料電池制造成本大大降低。
研究人員的進一步試驗證明,催化劑表面金屬鉑結構的改變,可以優化催化劑的活性。該項目負責人彼得・斯特拉瑟指出,類似的結構變化也適用其他的貴金屬,對降低使用貴金屬的化學過程成本具有普遍意義。研究人員將進一步研究鉑與其他非貴金屬的結合效果,以期找到性能更加優良的催化劑。(顧鋼)
就商業前景而言,目前還有不少難題讓我們面對著氫燃料電池發呆。比如,大量、廉價地制取氫氣太難,以及電化學反應成本過高等。德美科學家采用新型鉑合金催化劑,使成本一舉減少80%,無論從哪個角度看都足以讓人跌破眼鏡。而在此之前,中國的相關研究也已找到用于質子交換膜的貴金屬催化劑復合材料,據說成本不到原來十分之一。不過,要等到這些成果順利地推廣應用時,才可以說我們的一只腳登上了那艘以氫動力作引擎的時代大船。
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