納米線創新:科學家以更高的耐用性革新燃料電池
一種突破性的燃料電池設計為重型卡車和其他各種清潔燃料電池應用提供了潛在的進步,前景廣闊、更耐用的燃料電池設計有助於改變重型卡車和其他清潔燃料電池的應用。洛斯阿拉莫斯國家實驗室推出了一種具有同軸納米線電極的耐腐蝕燃料電池設計。這種創新方法有望應用於重型卡車,在壓力測試中顯示出令人印象深刻的耐久性。
電極中垂直排列的同軸納米線,質子在納米線內部的離子芯中傳輸。鉑納米薄膜外殼中傳輸的電子與氧氣結合,完成燃料電池陰極反應。來源:LANL
與其他設計相比,這種創新電極由不易腐蝕的納米線組成,是聚合物電解質膜燃料電池的核心,它可以讓燃料電池使用氫氣作為汽車的無排放動力。
洛斯阿拉莫斯國家實驗室團隊的科學家雅各布-斯本德洛(Jacob Spendelow)在《先進材料》(Advanced Materials)雜誌上介紹了他們的研究成果。”這項工作表明,我們可以擺脫傳統的碳基催化劑載體,消除與碳腐蝕相關的降解問題,同時還能實現較高的燃料電池性能”。
耐久性的增強使這種燃料電池有望應用於重型卡車,在這種應用中,燃料電池的壽命必須超過25000 小時。
同軸納米線電極(CANE)由垂直排列的納米線陣列組成,其中每根納米線都由催化活性鉑膜構成,鉑膜圍繞著離子傳導聚合物芯。通過避免使用碳基催化劑支架,CANE 消除了與碳腐蝕相關的常見降解機制。
為了評估新型燃料電池的耐用性,洛斯阿拉莫斯國家實驗室的團隊進行了加速應力測試。值得注意的是,在針對支持材料進行了5000 次應力測試循環後,CANE 的性能損失僅為2%。相比之下,傳統的碳基電極性能則下降了驚人的87%。
同軸納米線方法是洛斯阿拉莫斯國家實驗室開發的幾種新型燃料電池設計之一。