约翰霍普金斯大学研究发现:一种增加超薄纳米片的新反应性方法,有望令燃料电池更便宜

2019-03-12 15:48  来源:OFweek   浏览:143  
约翰霍普金斯大学的最新研究发现,一种增加超薄纳米片(几个原子厚度)的新反应性方法,有望令燃料电池更便宜。
 

优化反应应用的典型案例是增加用于燃料电池汽车催化剂的活性。尽管燃料电池所代表的无排放电动汽车技术前景广阔,但贵金属催化剂(如铂和钯)的用量和成本一直以来对燃料电池的大规模使用形成制约,而令燃料电池催化剂反应更活跃,则有望降低成本,为燃料电池车的大规模使用进一步扫除障碍。

 
 

仅五个原子层厚的铂类金属“恰好”用于优化燃料电池电极的性能

王超及其同事估计,他们的新方法可将催化剂活性提高10-20倍,使当前燃料电池所需贵金属用量减少90%。

 

“由于材料在原子水平上晶体对称性的破坏,每种材料都会经历表面应变。我们发现了一种使这些晶体超薄的方法,从而减少了原子之间的距离并增加了材料的反应性。”约翰斯·霍普金斯大学的化学和生物分子工程学士,助理教授王超表示。

 

简言之,应变是任何材料的变形。例如,当一张纸弯曲时,它会在最小的原子水平上被有效地破坏,将纸张固定在一起的错综复杂的格子永远改变了。

 

在这项研究中,研发团队操纵了应变效应或原子之间的距离,导致材料发生显着变化。通过令这些格子比人发薄一百万倍,相应材料变得更容易操作,就像一张纸比一堆厚纸更容易弯曲一样。

 

“我们使用力来调整构成电催化剂的薄金属板性质,这是电池燃料电极的一部分。”普渡大学化学工程教授,该论文的另一位作者杰弗里格里利解释:“最终的目标是在各种金属上测试该方法的可行性。”

 

“通过调整材料的厚度,我们能够产生更多的应变,从而改变材料特性,包括分子如何结合在一起,这意味着可以更自由地加速材料表面的反应。”王超表示:“希望我们的研究结果有朝一日可以帮助生产更便宜、高效的燃料电池,从而使每个人都能更方便地使用环保型汽车。”g

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