喬治亞理工與中國(guó)沙特合作研發(fā)燃料電池多相催化劑
日期：2024-10-16 07:48:55 作者：宏力精密鋼管 閱讀數(shù)：580核心提示：
據(jù)外媒報(bào)道，喬治亞理工學(xué)院的研究人員與中國(guó)、沙特阿拉伯的同行們共同研發(fā)了一款多相催化劑，該產(chǎn)品符合理性設(shè)計(jì)的要求，可大幅提升最新款固體氧化物燃料電池陰極的氧還原動(dòng)力學(xué)。該款催化劑可被用作為涂層，厚度僅為24納米，內(nèi)含兩款互聯(lián)納米技術(shù)方案。研究人員認(rèn)為，該款催化劑或有助于降低電池的工況溫度，主要得益于該催化劑能降低當(dāng)前燃料電池化學(xué)物質(zhì)的固有電阻(electrical resistance inherent)，或許能借此降低其材料的總成本。詳見(jiàn)正文。
蓋世汽車訊 據(jù)外媒報(bào)道，喬治亞理工學(xué)院的研究人員與中國(guó)、沙特阿拉伯的同行們共同研發(fā)了一款多相催化劑(multi-phase catalyst)，該產(chǎn)品符合理性設(shè)計(jì)(rationally designed)的要求，可大幅提升最新款固體氧化物燃料電池陰極(solid oxide fuel cell cathode)的氧還原動(dòng)力學(xué)(kinetics of oxygen reduction)。
該款催化劑適用于其他儲(chǔ)能及能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括：金屬空氣電池、超級(jí)電容、電解器(electrolyzers)、染色敏化的太陽(yáng)能電池(dye-sensitized solar cells)及光觸媒(photocatalysis)。
該款催化劑可被用作為涂層，厚度僅為24納米，內(nèi)含兩款互聯(lián)納米技術(shù)方案。
首先，其納米顆粒物極易吸引氧原子，從而捕獲氧分子，使流入電子(inflowing electrons)能快速與之發(fā)生反應(yīng)，從而減少楊分子，并將其分拆分為兩個(gè)單獨(dú)的氧離子(均為O2-)。然后，所謂的氧空位(oxygen vacancies)將形成于納米顆粒物結(jié)構(gòu)內(nèi)，并吸附陽(yáng)離子，使后者進(jìn)入催化劑的第二相(second phase)。
第二相是一款涂層，其富含氧空位，可使陽(yáng)離子能快速穿過(guò)該涂層并抵達(dá)其最終位置。
氧離子能快速穿過(guò)并進(jìn)入燃料電池后，離子化氫(ionized hydrogen)或另一款給電子體(electron donor)(如甲烷或天然氣)將與陽(yáng)離子發(fā)生反應(yīng)，然后生成水，最后從燃料電池內(nèi)流出。若氧離子與甲烷發(fā)生反應(yīng)，則會(huì)排出純二氧化碳，該氣體可被捕獲并經(jīng)循環(huán)再利用，重新回到燃料電池內(nèi)。
在第一階段，有兩種不同類型的納米顆粒物在活動(dòng)(at work)。兩種納米顆粒物均含有鈷(cobalt)，這兩類顆粒物還分別含有鋇(barium)及鐠(praseodymium)元素。
若欲使當(dāng)前的燃料電池在高工況溫度(High operating temperatures)下使用，該燃料電池就需內(nèi)含價(jià)格高昂的防護(hù)涂層及冷卻材料。然而，研究人員認(rèn)為，該款催化劑或有助于降低電池的工況溫度，主要得益于該催化劑能降低當(dāng)前燃料電池化學(xué)物質(zhì)的固有電阻(electrical resistance inherent)，或許能借此降低其材料的總成本。
該催化劑在第二階段呈現(xiàn)晶格狀(lattice)，其內(nèi)含鋇、鐠、鈣及鈷(PBCC)元素。除催化功能外，PBCC涂層還能防止電池的陰極出現(xiàn)降解，從而縮短電池或類似設(shè)備的使用壽命。
最為關(guān)鍵的陰極材料包含鑭(lanthanum)、鍶(strontium)、鈷、鐵(鑭鍶鈷鐵，LSCF)等金屬，上述材質(zhì)已成為業(yè)內(nèi)標(biāo)配材料。
LSCF的制造體系已相當(dāng)完善，若為該類產(chǎn)品添加新款催化劑，或許能實(shí)現(xiàn)上述功能。研究人員還考慮采用全新的催化劑材料，目前正致力于研發(fā)另一款催化劑，旨在推動(dòng)燃料電池陽(yáng)極的氧化反應(yīng)。