上海氫能與燃燒電池展據外媒報道，賓夕法尼亞州立大學(xué)領(lǐng)導的研究團隊研究了一種有前景的方法，可以降低燃料電池的成本。通過(guò)復制計算機芯片制造工藝，新方法可以減少電池中鉑族金屬(PGM)的使用量。

(圖片來(lái)源：賓夕法尼亞州立大學(xué))

據悉，新工藝可以降低大規模生產(chǎn)質(zhì)子交換膜燃料電池的成本。這種電池可用于為重型車(chē)輛提供電力，從而減少溫室氣體排放。

新工藝利用自組裝嵌段共聚物模板(在納米級層面形成有序圖案的結構)來(lái)創(chuàng )建高表面積載體。該工藝通常稱(chēng)為嵌段共聚物光刻(block copolymer lithography)，是一種自下而上的光刻圖案化工藝，用于在大面積上制作特征尺寸為6-40納米的密集型圖案。該團隊制作出具有小周期特征尺寸的密集高表面積載體，然后在載體基板上噴射了一層薄薄的PGM。

研究人員Christopher Arges表示：“這是首次采用這種技術(shù)來(lái)制造PGM含量極低的電極。在高表面積碳載體上，新型非合金化電催化劑表現出與最先進(jìn)的鉑納米顆粒相當的性能，同時(shí)更加耐用?！?/p>

燃料電池電動(dòng)汽車(chē)是更常見(jiàn)的鋰離子電池電動(dòng)汽車(chē)的替代選項之一。Arges表示：“當使用鋰離子電池的車(chē)輛專(zhuān)門(mén)用于運輸貨物和乘客時(shí)，例如飛機、公共汽車(chē)、輪船、火車(chē)和大型卡車(chē)，其性能表現不佳，因為沒(méi)有時(shí)間等待充電。此外，當車(chē)輛較大且行駛距離很遠時(shí)，燃料電池電動(dòng)汽車(chē)可以提供高能量密度?！?/p>

在重型車(chē)輛中，由于燃料電池的能量密度更大，能夠在有限的空間或重量?jì)却鎯Ω嗟哪芰?，因此可以提高效率，?shí)現更長(cháng)的續航里程。此外，燃料電池電動(dòng)汽車(chē)使用氫氣，不會(huì )產(chǎn)生排放或污染物。

Arges表示：“燃料電池不是將氫氣與空氣中的氧氣燃燒，而是在一個(gè)電極上與氫氣發(fā)生電化學(xué)反應，并在另一個(gè)電極上與氧氣發(fā)生另一種反應。在氧電極處，反應后的氫氣中的質(zhì)子與氧氣結合。反應的電子通過(guò)電池向外移動(dòng)，從而為電機提供動(dòng)力，唯一的副產(chǎn)品是水。此外，如果通過(guò)可再生能源進(jìn)行水電解制氫，則可以實(shí)現具有零碳排放的綠色氫?！?/p>

燃料電池電動(dòng)汽車(chē)可以實(shí)現零排放和更高的能量密度。但是，目前加氫基礎設施不足是限制其發(fā)展的一個(gè)因素。Arges表示，該團隊的新型擴展表面電催化劑，有潛力用于綠色水電解制氫的其他電化學(xué)過(guò)程?！艾F在，研究人員致力于將這一工藝整合到制造膜電極組件中，以用于燃料電池發(fā)電廠(chǎng)和水電解槽?！?/p>

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