上海氫能與燃燒電池展據(jù)外媒報(bào)道，賓夕法尼亞州立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)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(fù)制計(jì)算機(jī)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(xué))

據(jù)悉，新工藝可以降低大規(guī)模生產(chǎn)質(zhì)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?yán)米越M裝嵌段共聚物模板(在納米級(jí)層面形成有序圖案的結(jié)構(gòu))來創(chuàng)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(tuán)隊(duì)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(shù)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(xiàn)出與最先進(jìn)的鉑納米顆粒相當(dāng)?shù)男阅埽瑫r(shí)更加耐用。”

燃料電池電動(dòng)汽車是更常見的鋰離子電池電動(dòng)汽車的替代選項(xiàng)之一。Arges表示：“當(dāng)使用鋰離子電池的車輛專門用于運(yùn)輸貨物和乘客時(shí)，例如飛機(jī)、公共汽車、輪船、火車和大型卡車，其性能表現(xiàn)不佳，因?yàn)闆]有時(shí)間等待充電。此外，當(dāng)車輛較大且行駛距離很遠(yuǎn)時(shí)，燃料電池電動(dòng)汽車可以提供高能量密度?！?/p>

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(nèi)存儲(chǔ)更多的能量，因此可以提高效率，實(shí)現(xiàn)更長的續(xù)航里程。此外，燃料電池電動(dòng)汽車使用氫氣，不會(huì)產(chǎn)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(gè)電極上與氫氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，并在另一個(gè)電極上與氧氣發(fā)生另一種反應(yīng)。在氧電極處，反應(yīng)后的氫氣中的質(zhì)子與氧氣結(jié)合。反應(yīng)的電子通過電池向外移動(dòng)，從而為電機(jī)提供動(dòng)力，唯一的副產(chǎn)品是水。此外，如果通過可再生能源進(jìn)行水電解制氫，則可以實(shí)現(xiàn)具有零碳排放的綠色氫?！?/p>

燃料電池電動(dòng)汽車可以實(shí)現(xiàn)零排放和更高的能量密度。但是，目前加氫基礎(chǔ)設(shè)施不足是限制其發(fā)展的一個(gè)因素。Arges表示，該團(tuán)隊(duì)的新型擴(kuò)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(xué)過程?！艾F(xiàn)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(fā)電廠和水電解槽?！?/p>

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