丰田

20231221 氢燃料电池成本大减!“昂贵铂”被部分取代 新工艺易于大规模应用

随着全球向可再生能源的转变势头日益强劲,一个关键的挑战出现了:如何在太阳能和风能不可用的时期有效地储存能源。

近期,由美国能源部SLAC国家加速器实验室、斯坦福大学和丰田研究所(TRI)在这方面取得了突破。其氢燃料电池技术有了最新的进展,通过用银替代催化剂中的铂金属,大幅降低了成本,标志着向经济实惠、高效的绿色能源存储迈出了重要一步。

研究人员表示,“氢燃料电池在能量储存和转换方面具有巨大的潜力,它可以使用氢作为汽油等的替代燃料。但运行燃料电池仍然相当昂贵。”

他们解释称,问题在于燃料电池通常依赖于一种催化剂,这种催化剂由昂贵的铂族金属(PGM)包裹,它可以促进化学反应,从而使系统正常工作。这促使研究人员们立志寻找使催化剂更便宜的方法。

在最新研究中,研究人员成功大幅降低了制造成本,他们用一种更便宜的替代品——银,部分取代了铂族金属。不过,真正的关键是他们简化了将催化剂放到电池电极上的化学配方。

据了解,科学家们通常将催化剂混合到液体中,然后将其涂在网状电极上,但这些催化剂配方在不同的实验室环境和不同的工具中并不总是以相同的方式发挥作用,这使得将其转化为现实世界的应用变得困难。

为了解决这个问题,该团队使用了一个真空室来控制他们的新催化剂在电极上的沉积。研究人员说:“这种高真空工具是一种‘所见即所得’的方法。原则上,只要你的系统校准得好,人们就可以很容易地复制它。”

最新研究成果已于近期发表在了《自然能源》杂志上。

为了确保其他人能够复制他们的方法,并将其直接应用于全尺寸的燃料电池,该团队与以色列理工学院的专家合作,并证明了这种方法在实际的燃料电池中是有效的。

这两个团队发现,通过用更便宜的银代替之前催化剂中使用的一些铂基金属,他们可以以更低的价格获得同样有效的燃料电池——现在他们已经有了一种成熟的开发催化剂的方法,他们可以开始测试更雄心勃勃的想法。

“我们可以尝试完全不使用铂族金属(PGM),”他们说:“这对学术界的燃料电池研究以及燃料电池工业的实用催化剂开发都有很大的好处。”

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