新技术：揭开燃料电池“长寿”秘诀!
布鲁克海文国家实验室宣布找到了一种能够使在燃料电池中用作催化剂的白金不会溶解或性能下降的方法。美国能源部认为，这一突破将帮助全美推行的先进能源计划重返轨道，在2020年之前实现汽车全电力化的目标。
美国能源部已经获得了布鲁克海文国家实验室这一发现的专利权，希望能将之授权给全球所有燃料电池制造商。布鲁克海文国家实验室从18月前开始进行测试，结果发现时走时停的驾驶方式会极大地缩短下一代燃料电池动力车的使用寿命－在5天的加速测速中缩短了45％。以这样的情况，混合动力将永远无法像先进能源计划倡导的那样在全电力驱动汽车上实现。
时走时停形成的不断放电充电的周期，会产生范围很大的电压摆动，溶解燃料电池碳电极中那一层薄薄的白金。美国能源部布鲁克海文国家实验室研究人员Radoslav Adzic说：“如果电极中的白金溶解，会极大地降低燃料电池的性能。”
Adzic的研究小组将数个10-15个金原子串注入钯纳米粒子的表面，形成燃料电池电极上一层薄薄的涂层，从而解决了这一问题。金原子可以减小时走时停驾驶产生的电压摆动，从而防止白金溶解。Adzic指出，外覆钯的碳可以形成成本更低的电极，因为它的白金只有一层。
布鲁克海文国家实验室在试验中模拟了3万次时走时停驾驶，以及因此在燃料电池电极上产生的氧化和氢化周期，用完了一块燃料电池。在该实验室的国家同步辐射光源中，研究人员使用了一个扫描透射显微镜中的X光探测器来观察电气化学进程，并确证金原子的使用确实能减少白金的氧化。Adzic说：“简而言之，我们的发现就是：如果将每个只含10-15个金原子的更小的原子串覆在3-5纳米的白金纳米粒子上，电压摆动就会更小，只有0.75-1.1V，而一般的电压摆动为1.2V。这样的改进足以确保白金不被溶解。”
金比钯贵一倍，但比白金便宜一半。因此，这种新的电极合成物并没有增加燃料电池的成本，但也可能不会降低其成本。
布鲁克海文国家实验室的研究人员仍在继续研究使这一方法奏效的确切原因，但他们已经能估计出，最理想的粒子结构是10％的金加90％的白金。
布鲁克海文国家实验室这一研究小组的成员包括化学研究专家Junliang Zhang和Kotaro Sasaki，以及来自布鲁克海文国家实验室功能材料中心的Eli Sutter。他们下一步将在洛斯阿拉莫斯国家实验室的氢和燃料电池研究所测试他们的这一研究成果。
Adzic说：“下一步我们将合成出几克这种受金原子保护的白金催化剂，拿到洛斯阿拉莫斯国家实验室测试，让那里的研究人员验证一下这种方案是否能在燃料电池的实际生产中可行。尽管我们的研究成果很有前景，但目前为止我们都仅仅是在实验室条件下进行的测试。”
美国能源部已经获得了布鲁克海文国家实验室这一发现的专利权，希望能将之授权给全球所有燃料电池制造商。布鲁克海文国家实验室从18月前开始进行测试，结果发现时走时停的驾驶方式会极大地缩短下一代燃料电池动力车的使用寿命－在5天的加速测速中缩短了45％。以这样的情况，混合动力将永远无法像先进能源计划倡导的那样在全电力驱动汽车上实现。
时走时停形成的不断放电充电的周期，会产生范围很大的电压摆动，溶解燃料电池碳电极中那一层薄薄的白金。美国能源部布鲁克海文国家实验室研究人员Radoslav Adzic说：“如果电极中的白金溶解，会极大地降低燃料电池的性能。”
Adzic的研究小组将数个10-15个金原子串注入钯纳米粒子的表面，形成燃料电池电极上一层薄薄的涂层，从而解决了这一问题。金原子可以减小时走时停驾驶产生的电压摆动，从而防止白金溶解。Adzic指出，外覆钯的碳可以形成成本更低的电极，因为它的白金只有一层。
布鲁克海文国家实验室在试验中模拟了3万次时走时停驾驶，以及因此在燃料电池电极上产生的氧化和氢化周期，用完了一块燃料电池。在该实验室的国家同步辐射光源中，研究人员使用了一个扫描透射显微镜中的X光探测器来观察电气化学进程，并确证金原子的使用确实能减少白金的氧化。Adzic说：“简而言之，我们的发现就是：如果将每个只含10-15个金原子的更小的原子串覆在3-5纳米的白金纳米粒子上，电压摆动就会更小，只有0.75-1.1V，而一般的电压摆动为1.2V。这样的改进足以确保白金不被溶解。”
金比钯贵一倍，但比白金便宜一半。因此，这种新的电极合成物并没有增加燃料电池的成本，但也可能不会降低其成本。
布鲁克海文国家实验室的研究人员仍在继续研究使这一方法奏效的确切原因，但他们已经能估计出，最理想的粒子结构是10％的金加90％的白金。
布鲁克海文国家实验室这一研究小组的成员包括化学研究专家Junliang Zhang和Kotaro Sasaki，以及来自布鲁克海文国家实验室功能材料中心的Eli Sutter。他们下一步将在洛斯阿拉莫斯国家实验室的氢和燃料电池研究所测试他们的这一研究成果。
Adzic说：“下一步我们将合成出几克这种受金原子保护的白金催化剂，拿到洛斯阿拉莫斯国家实验室测试，让那里的研究人员验证一下这种方案是否能在燃料电池的实际生产中可行。尽管我们的研究成果很有前景，但目前为止我们都仅仅是在实验室条件下进行的测试。”
本文来源：电子工程专辑 作者：
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