成本對於使燃料電池汽車成為商業上可行的技術至關重要。在過去的十年中，工程師們在降低這些系統的價格方面取得了顯著進展，但在燃料電池成為汽油發動機或電池驅動馬達的有力競爭替代品之前，仍有改進空間。
燃料電池價格標籤的很大一部分來自材料，特別是像鉑金這樣的貴金屬。在燃料電池的陽極中，金屬從氫氣中剝離電子，而在陰極中，它將氧氣還原為水。一輛普通的燃料電池汽車大約需要30克鉑金，成本超過4000美元。
目前的設計成本比十年前的同類產品降低了80%，鉑金用量減少了五分之四（ClimateWire，6月4日）。儘管如此，在昂貴材料方面，科學家們仍在努力以更少的量做更多的事情，甚至完全不用。
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最近的一些研究突出了實現這一目標的不同策略。在本週早些時候發表在《自然·材料》雜誌上的一篇論文中，德國科學家概述了一種增加鉑金有效表面積的方法。由於催化過程僅發生在金屬表面，因此擴大其表面積意味著它可以同時進行更多反應。
科學家們創造了一種與鎳混合的鉑合金，在奈米尺度上形成了三維形狀——在本例中為八面體。這些微小顆粒的形狀顯著增加了催化劑的表面積，並且該配方使用的鉑金量僅為傳統設計的10%。
零鉑金方法
另一個研究團隊，包括北德克薩斯大學、凱斯西儲大學和韓國蔚山國立科學技術研究所，研究了在完全不使用任何金屬的情況下移動電子的方法，並在本月早些時候在《科學報告》中概述了他們的發現。
共同作者戴黎明和凱斯西儲大學教授肯特·黑爾·史密斯解釋說，該團隊從碳材料石墨烯開始，並使用一種稱為球磨的技術對其進行處理，形成石墨烯奈米片。研究人員還將其他分子，如碘和氯，混合到顆粒中，以調整其性質。
該材料被證明比鉑金更穩定，並且更耐其他分子（如一氧化碳）的汙染和中毒。這些顆粒的一種配方在陰極中產生的電流比商業鉑催化劑高出33%。
儘管該技術需要一些額外的工作，但原材料便宜且易於擴大生產規模。“因此，總體而言，用於燃料電池應用的摻雜石墨烯的大規模生產成本仍然比鉑金便宜得多，”戴黎明說。
研究人員正專注於使用這些奈米片作為陰極材料，因為燃料電池中的大部分鉑金都用在那裡，但戴黎明表示，這種方法也可能適用於陽極。科學家們還在努力使這些材料更耐酸，以便它們可以與其他燃料電池化學物質一起工作。
經 Environment & Energy Publishing, LLC. 許可，轉載自 Climatewire。 www.eenews.net, 202-628-6500