2019-02-22 06:02:01
更灵活的纳米材料可以使燃料电池汽车更便宜

约翰霍普金斯大学的一项新研究发现,一种增加超薄纳米片(几个原子厚度)的反应性的新方法,有朝一日可以使氢燃料汽车的燃料电池更便宜。

这份研究结果的报告将于2月22日发表在“科学”杂志上,该报告提供了使用燃料电池更快,更便宜地生产电力的承诺,以及散装化学品和氢气等材料。

“由于材料在原子水平上的晶体对称性的破坏,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,”助理教授赵超说。约翰斯·霍普金斯大学的化学和生物分子工程学士,以及该研究的相应作者之一。

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,Wang及其同事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。通过使这些格子非常薄,比人发的一条细线大一百万倍,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。

“我们基本上使用力来调整构成电催化剂的薄金属板的性质,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说。 “最终目标是在各种金属上测试这种方法。”

“通过调整材料的厚度,我们能够产生更多的应变,从而改变材料的特性,包括分子如何结合在一起。这意味着您可以更自由地加速材料表面的反应,”Wang解释道。

优化反应如何在应用中有用的一个例子是增加用于燃料电池汽车的催化剂的活性。虽然燃料电池代表了一种有前途的无排放电动汽车技术,但挑战在于与贵金属催化剂(如铂和钯)相关的费用,限制了其对绝大多数消费者的生存能力。用于燃料电池的更活跃的催化剂可降低成本并为广泛采用绿色可再生能源扫清道路。

Wang及其同事估计,他们的新方法可以将催化剂活性提高10到20倍,使用的贵金属比目前燃料电池所需的贵90%。

“我们希望我们的研究结果有朝一日可以帮助生产更便宜,更高效的燃料电池,从而使每个人都能更方便地使用环保型汽车,”王说。

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