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新工藝!助力燃料電池加速將本

   2023-07-31 蓋世汽車15090
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據外媒報道,賓夕法尼亞州立大學領導的研究團隊研究了一種有前景的方法,可以降低燃料電池的成本。通過復制計算機芯片制造工藝,新方法可以減少電池中鉑族金屬(PGM)的使用量。

(圖片來源:賓夕法尼亞州立大學)

據悉,新工藝可以降低大規模生產質子交換膜燃料電池的成本。這種電池可用于為重型車輛提供電力,從而減少溫室氣體排放。

新工藝利用自組裝嵌段共聚物模板(在納米級層面形成有序圖案的結構)來創建高表面積載體。該工藝通常稱為嵌段共聚物光刻(block copolymer lithography),是一種自下而上的光刻圖案化工藝,用于在大面積上制作特征尺寸為6-40納米的密集型圖案。該團隊制作出具有小周期特征尺寸的密集高表面積載體,然后在載體基板上噴射了一層薄薄的PGM。

研究人員Christopher Arges表示:“這是首次采用這種技術來制造PGM含量極低的電極。在高表面積碳載體上,新型非合金化電催化劑表現出與最先進的鉑納米顆粒相當的性能,同時更加耐用。”

燃料電池電動汽車是更常見的鋰離子電池電動汽車的替代選項之一。Arges表示:“當使用鋰離子電池的車輛專門用于運輸貨物和乘客時,例如飛機、公共汽車、輪船、火車和大型卡車,其性能表現不佳,因為沒有時間等待充電。此外,當車輛較大且行駛距離很遠時,燃料電池電動汽車可以提供高能量密度。”

在重型車輛中,由于燃料電池的能量密度更大,能夠在有限的空間或重量內存儲更多的能量,因此可以提高效率,實現更長的續航里程。此外,燃料電池電動汽車使用氫氣,不會產生排放或污染物。

Arges表示:“燃料電池不是將氫氣與空氣中的氧氣燃燒,而是在一個電極上與氫氣發生電化學反應,并在另一個電極上與氧氣發生另一種反應。在氧電極處,反應后的氫氣中的質子與氧氣結合。反應的電子通過電池向外移動,從而為電機提供動力,唯一的副產品是水。此外,如果通過可再生能源進行水電解制氫,則可以實現具有零碳排放的綠色氫。”

燃料電池電動汽車可以實現零排放和更高的能量密度。但是,目前加氫基礎設施不足是限制其發展的一個因素。Arges表示,該團隊的新型擴展表面電催化劑,有潛力用于綠色水電解制氫的其他電化學過程。“現在,研究人員致力于將這一工藝整合到制造膜電極組件中,以用于燃料電池發電廠和水電解槽。”


 
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