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研究人員開發(fā)燃料電池制造新工藝可以降低成本

時間:2023-07-30 09:03來源:蓋世汽車作者:Elisha

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據(jù)外媒報道，賓夕法尼亞州立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊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)制計算機芯片制造工藝，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。該團隊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)出與最先進的鉑納米顆粒相當(dāng)?shù)男阅埽瑫r更加耐用。”

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

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)存儲更多的能量，因此可以提高效率，實現(xiàn)更長的續(xù)航里程。此外，燃料電池電動汽車使用氫氣，不會產(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，而是在一個電極上與氫氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，并在另一個電極上與氧氣發(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，從而為電機提供動力，唯一的副產(chǎn)品是水。此外，如果通過可再生能源進行水電解制氫，則可以實現(xiàn)具有零碳排放的綠色氫。”

燃料電池電動汽車可以實現(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)展的一個因素。Arges表示，該團隊的新型擴展表面電催化劑，有潛力用于綠色水電解制氫的其他電化學(xué)過程。“現(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。”

(責(zé)任編輯：子蕊)

文章標(biāo)簽：燃料電池

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