喬治亞理工與中國沙特合作研發燃料電池多相催化劑
日期：2024-11-25 07:38:00 作者：宏力精密鋼管 閱讀數：580核心提示：
據外媒報道，喬治亞理工學院的研究人員與中國、沙特阿拉伯的同行們共同研發了一款多相催化劑，該產品符合理性設計的要求，可大幅提升最新款固體氧化物燃料電池陰極的氧還原動力學。該款催化劑可被用作為涂層，厚度僅為24納米，內含兩款互聯納米技術方案。研究人員認為，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前燃料電池化學物質的固有電阻(electrical resistance inherent)，或許能借此降低其材料的總成本。詳見正文。
蓋世汽車訊 據外媒報道，喬治亞理工學院的研究人員與中國、沙特阿拉伯的同行們共同研發了一款多相催化劑(multi-phase catalyst)，該產品符合理性設計(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)的氧還原動力學(kinetics of oxygen reduction)。
該款催化劑適用于其他儲能及能量轉換系統，包括：金屬空氣電池、超級電容、電解器(electrolyzers)、染色敏化的太陽能電池(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，內含兩款互聯納米技術方案。
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)能快速與之發生反應，從而減少楊分子，并將其分拆分為兩個單獨的氧離子(均為O2-)。然后，所謂的氧空位(oxygen vacancies)將形成于納米顆粒物結構內，并吸附陽離子，使后者進入催化劑的第二相(second phase)。
第二相是一款涂層，其富含氧空位，可使陽離子能快速穿過該涂層并抵達其最終位置。
氧離子能快速穿過并進入燃料電池后，離子化氫(ionized hydrogen)或另一款給電子體(electron donor)(如甲烷或天然氣)將與陽離子發生反應，然后生成水，最后從燃料電池內流出。若氧離子與甲烷發生反應，則會排出純二氧化碳，該氣體可被捕獲并經循環再利用，重新回到燃料電池內。
在第一階段，有兩種不同類型的納米顆粒物在活動(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，該燃料電池就需內含價格高昂的防護涂層及冷卻材料。然而，研究人員認為，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前燃料電池化學物質的固有電阻(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晶格狀(lattice)，其內含鋇、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降解，從而縮短電池或類似設備的使用壽命。
最為關鍵的陰極材料包含鑭(lanthanum)、鍶(strontium)、鈷、鐵(鑭鍶鈷鐵，LSCF)等金屬，上述材質已成為業內標配材料。
LSCF的制造體系已相當完善，若為該類產品添加新款催化劑，或許能實現上述功能。研究人員還考慮采用全新的催化劑材料，目前正致力于研發另一款催化劑，旨在推動燃料電池陽極的氧化反應。