开发出廉价耐用的氢燃料电池催化剂,氢能可以成为全球标准吗?
资讯类型:行业新闻 加入时间:2020年9月9日14:6
 
全世界大约有10亿辆汽车在路上行驶。其中,只有少数几辆汽车使用氢气作为燃料。

丹麦哥本哈根大学的一个研究小组最近表示,期望他们开发的“新突破”可以逆转这一数字。新的突破是开发了可用于生产更便宜,更可持续的氢动力汽车的催化剂。

当前,氢车辆不容易被发现。部分原因是氢气汽车含有约50克的铂,与其他汽车相比,铂在燃料电池中起催化剂的作用。

其他普通车辆仅需要约5克这种稀有而昂贵的铂。在主要生产地区南非,每年仅开采100吨铂,因此不可避免地价格昂贵。

哥本哈根大学化学系的研究小组开发了一种不需要大量铂的新型催化剂,并将其发表在最新一期的材料科学期刊《自然材料》上。

有人认为,净化空气的氢燃料汽车可以成为全球标准,因为随着新催化剂的开发,它们更便宜,更耐用。


该论文的作者化学系的Matthias Arenz教授说:“我们已经在实验室中开发了一种催化剂,该催化剂仅使用了当前汽车氢燃料电池所需铂金的一小部分。它接近于其他常规车辆中铂的使用量。我们正在接近。”

“特别是,这次开发的催化剂比目前氢动力汽车中使用的催化剂稳定得多,”阿伦斯补充说。

氢能汽车的转变

可持续技术通常会受到稀有材料供应有限的困扰,从而限制了技术的可扩展性。由于这些限制,不可能在短时间内用氢模型替换世界各地的汽车。但是,新技术可以改变游戏规则。

该大学化学系高熵合金催化剂中心主任扬·罗斯梅斯尔(Jan Rossmeisl)教授说:“这种新型催化剂将使氢载体的大规模生产比过去可以实现的规模大得多。”

这种新型催化剂每克铂可以产生更多的功率,从而大大提高了氢燃料电池的效率。因此,观察到氢燃料电池车辆的生产将变得更加可持续。


由氢驱动的车辆。从左到右分别是现代汽车的SUV Nexo,丰田的Mirai(2015)和本田的FCX Clarity(2008)。WikiCommons

高耐久性和低铂含量

由于在化学反应中仅催化剂的表面被活化,因此需要尽可能多的铂原子来覆盖该表面。催化剂也必须耐用,这是关键。

当今的催化剂基于涂覆在碳上的铂纳米颗粒,以获得尽可能多的表面积。这里的问题是碳使催化剂不稳定。

因此,研究小组使新催化剂无碳。它开发了一种具有丰富表面积和高耐用性的纳米线网络,而不是纳米粒子。

罗斯·梅斯尔(Ross Maysle)教授说:“这一突破使氢汽车的推广变得更加实用。”强调。

铂用作燃料电池中氧气还原的催化剂。在这项研究中,氢燃料电池中铂的用量已大大减少,耐用性得到了改善,从而导致氢车辆的普及。该照片显示了通过以气态运输而生长的纯铂金晶体。WikiCommons / Periodictableru

与汽车行业的对话

研究小组计划扩大研究结果,以便下一步可以在实际的氢燃料汽车中实施新技术。

Arends说:“我们正在与汽车制造商讨论如何在实践中应用这一突破性技术。这种情况看起来非常有希望。”

这是哥本哈根大学高熵合金催化中心(CHEAC)所有研究人员合作的第一篇论文,并得到丹麦国家研究基金会的支持。

“我们的催化剂中心正在开发新型催化剂材料,这些材料可以产生可持续的化学物质和燃料,帮助使化学工业更加环保。”向前迈出的重要一步是,我们确保了通过某种方法扩大生产的可能性。”
文章来自:中国催化剂网
文章作者:webmaster
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