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美国华盛顿州立大学开发出一种新型纳米材料可减少燃料电池中贵金属的用量

2016-09-01 264浏览 标签: 燃料电池美国WSU


动态背景


     燃料电池是将燃料具有的化学能直接变为电能的发电装置,具有发电效率高、环境污染少等优点。随着当今石油价格的不断波动,尽量减少对于石油燃料的依赖度已经成为石油进口国的共同愿望,而将燃料电池用于汽车则可以有效减少石油燃料的使用。同时燃料电池具有散布性的特质,可采用分散性配置,降低了国家供电系统被敌军瘫痪的风险,所以也具备较高的国防安全意义。另外燃料电池也更加环保。但是目前制约燃料电池发展的一个主要问题是使用贵金属导致价格偏高,因而减少燃料电池贵金属的使用量也是电池工作者一项重要科研主题。近日,美国华盛顿州立大学就报道采用一种新型纳米材料可减少燃料电池贵金属的使用。



研究内容


     研究人员采用一种廉价的金属制成一种超低密度材料,也就是气凝胶,用以减少燃料电池反应的贵金属需求量。研究人员同时加快了气凝胶制备的速度,使其更有利于大规模生产。


     气凝胶,有时也叫作烟熏液(liquid smoke),是一种含有约92%气体的固态材料。它是一种高效的绝缘体,可用于潜水服,消防装备,窗户,油漆以及燃料电池催化剂。因为金属基气凝胶拥有巨大的表面积和极高的多孔性,使其很适宜催化燃料电池。


     该研究团队制备的是一系列双金属气凝胶,也就是将少量贵金属同廉价的铜结合起来,形成的一种MCu (M = Pd, Pt, and Au)结构气凝胶。这种结构减少了贵金属的使用量。研究人员使用他们开发的新型一步还原方法制备水凝胶,通过该反应将铜引入到双金属系统中。水凝胶是一种液体填充型气凝胶,将液态组分完全干燥后就形成了气凝胶。研究人员开发的工艺将生产水凝胶的时间从3天降低到了6小时。



动态意义


     此项研究减少了燃料电池中贵金属的用量,进而降低了燃料电池的成本,对于燃料电池的推广和普及无疑起到了促进作用。同时减少了气凝胶的生产周期,这对于未来进行产业化有很大的帮助,或许不久的将来,燃料电池的价格就会因为此项技术而产生明显下降。



图1 纳米结构的双金属气凝胶具有良好的孔隙度以及极大的表面积,适用于催化燃料电池反应


动态链接:Researchers reduce costly noble metals for fuel cell reactions


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