鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:494次 | 2022年11月22日
堿性燃料動力電池效率成功翻倍
日前,中國國立清華大學(xué),陳燦堯教授開發(fā)出一種利用超聲波在金屬表面上形成微小凹槽的方法,與原子級鉑催化劑結(jié)合使用,使堿性燃料電池的效率提高了一倍。
據(jù)稱,這種原子級催化劑將氧還原(陰極反應(yīng))電流強(qiáng)度提高了十倍,連續(xù)運(yùn)行八個月沒有降解,同時使生產(chǎn)成本降低了90%,燃料電池壽命約為兩到三年。
目前這項(xiàng)研究已在2月出版的《自然通訊》雜志上發(fā)表并被選為能源材料的重點(diǎn)論文。陳燦堯表示,目前其團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行催化劑量子尺寸相關(guān)性研究,以使電池更便宜、高效。
探索原子尺度的邊界
燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。AFC比酸性電池更安全、有效,因此廣泛用于航天器和衛(wèi)星。催化劑則是燃料電池性能的關(guān)鍵組成部分。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
陳燦堯表示,影響催化劑效率的因素很多,特別是尺寸。在相同體積下,催化劑顆粒越小,表面積越大,性能越高。但是,如果顆粒太小,它們就會變得不穩(wěn)定并迅速失去效率。因此,需要找到一種減小尺寸和增加穩(wěn)定性的方法。
靈感來自對咖啡蘇打的熱愛
陳燦堯表示,咖啡蘇打給了他新的研究策略。2016年,在與咖啡店老板聊天時,他發(fā)現(xiàn)根據(jù)咖啡和蘇打水倒入玻璃杯的順序,泡沫的甜度、味道和數(shù)量非常不同。
于是,他讓研究助理顛倒了晶體生長的順序。與傳統(tǒng)方法不同的是,他們每10秒添加新材料,并在短短幾秒鐘內(nèi)停止反應(yīng),這就產(chǎn)生了Pt三聚體催化劑。
降本提效并延長壽命
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
最初,陳燦堯的學(xué)生對他的非正統(tǒng)方法有些懷疑。但隨著數(shù)百次失敗,他們最終使Pt三聚體催化劑保持了穩(wěn)定,同時保持AFCs的高活性。陳燦堯稱,他的原子催化劑中鉑的用量僅為1%,并且質(zhì)量流密度增加了30倍,而普通商業(yè)催化劑用量為35%。
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