鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:273次 | 2023年03月06日
氫燃料動(dòng)力電池突圍有望!鐵基催化劑瓶頸已破 取代"天價(jià)"鉑指日可待
幾十年來(lái),由于鉑的成本太高,環(huán)保燃料的商業(yè)化一直停滯不前。因此,科學(xué)家們一直在尋找一種替代催化劑,以顯著降低氫燃料動(dòng)力電池的價(jià)格。而近期的一項(xiàng)最新研究表明,他們?nèi)〉昧送黄菩赃M(jìn)展。
事實(shí)上,鐵基催化劑一直以來(lái)都是熱門候選者之一。鐵之所以如此受歡迎,是因?yàn)樗粌H儲(chǔ)量豐富,而且還很便宜。但它的性能不如鉑金,尤其是因?yàn)樗狈δ途眯?,無(wú)法承受燃料動(dòng)力電池內(nèi)部的強(qiáng)腐蝕和氧化環(huán)境。
目前,美國(guó)能源部(DOE)將效率、耐久性和可負(fù)擔(dān)性確定為燃料動(dòng)力電池研究的三個(gè)重要目標(biāo)。而美國(guó)紐約州立大學(xué)布法羅分校(UniversityatBuffalo,簡(jiǎn)稱UB)近期研發(fā)了一種將鐵和氮和碳結(jié)合在一起的新方法,由此出現(xiàn)的催化劑可以滿足以上三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
這一突破可能會(huì)引發(fā)一場(chǎng)綠色能源革命,未來(lái)包括筆記本電腦和火車等不同類型的產(chǎn)品,都將可以使用只出現(xiàn)水作為副產(chǎn)品的燃料動(dòng)力電池。這項(xiàng)研究成果已于近期發(fā)表在了《自然能源》雜志上。
具體而言,為了克服上述鐵基催化劑的障礙,研究小組首先設(shè)法將四個(gè)氮原子跟鐵結(jié)合起來(lái),隨后將該材料嵌入幾層石墨烯中,對(duì)局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確的原子控制。
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%
由此,一種性能大幅改善的新型催化劑就出現(xiàn)了。盡管具體數(shù)據(jù)并未被公開,但按照研究小組的說(shuō)法,這種催化劑被認(rèn)為是迄今為止最有效的鐵基催化劑,其電流密度已超過(guò)美國(guó)能源部到2025年的目標(biāo),而且它還實(shí)現(xiàn)了接近鉑族催化劑的耐久性等級(jí)。
研究人員表示,所有這些都表明,鐵基催化劑有可能使燃料動(dòng)力電池,尤其是氫燃料動(dòng)力電池,在商業(yè)用途上更加具性價(jià)比?,F(xiàn)在,他們正在計(jì)劃進(jìn)行后續(xù)研究以進(jìn)一步改進(jìn)該催化劑。
該研究的重要作者、UB工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院化學(xué)和生物工程教授GangWu博士說(shuō),這是多年來(lái)的研究成果。我們相信這是一項(xiàng)重大突破,最終將有助于釋放氫燃料動(dòng)力電池的巨大潛力。