重大突破：燃料电池延长寿命关键被发现

2024-08-31 13:29IT之家 - 故渊

IT之家 8 月 31 日消息，来自查尔姆斯大学（Chalmers University）的科研团队通过研究和洞察氢燃料电池降解过程，发现了延长燃料电池寿命的新方式。

燃料电池

燃料电池（Fuel Cell）是一种主要利用氧或其他氧化剂进行氧化还原反应，把燃料中的化学能转换成电能的发电装置。最常见的燃料为氢，其他燃料来自任何能分解出氢气的碳氢化合物，例如天然气、醇、和甲烷等。

燃料电池工作原理

IT之家注：燃料电池的核心由三个活性层组成，分别是阳极和阴极两个电极，中间是离子传导膜。

电极含有催化剂材料，并加入氢气和氧气，由此产生的电化学过程可产生清洁的水和电力，可为汽车提供动力。

燃料电池挑战

由于燃料电池的电极和薄膜等部件会随着时间的推移而退化，因此氢燃料电池的使用寿命相对较短。

团队新发现

瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员开发出了一种新方法，通过跟踪燃料电池在使用过程中的特定颗粒，来研究影响燃料电池老化的因素。

研究团队利用先进的电子显微镜，他们能够跟踪阴极电极在使用周期中特定区域的退化情况。

通过使用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM），研究人员能够在进行标准化应力测试时展示电极在使用过程中的退化情况。可以清楚地看到上面两排的电极薄膜是如何出现裂纹的。在下排，碳基板和铂颗粒清晰可见。在使用过程中，碳的体积会减小，形状会改变，而铂颗粒则会增大。右侧的图表显示了数据与电化学性能的相关性。

研究小组能够探索燃料电池中的材料是如何在纳米和微观层面发生降解的，并准确地指出降解发生的时间和位置，这为开发具有更长使用寿命的新型改良燃料电池提供了宝贵的信息。

查默斯大学的博士生林内亚-斯特兰德伯格（Linnéa Strandberg）说：

以前我们只关注燃料电池使用后的老化情况，而现在我们已经能够研究中间阶段。能够在特定区域内跟踪选定的单个颗粒，让我们对降解过程有了更好的了解。更深入地了解这些过程是设计燃料电池新材料或调整燃料电池控制的重要一步。

氢燃料电池技术的未来发展方向

美国能源部（DOE）指出，在燃料电池驱动的氢能汽车取得商业成功之前，提高燃料电池的使用寿命是最重要的目标之一。

据业内人士称，一辆卡车在其生命周期内需要达到 20000 至 30000 小时的行驶，而燃料电池驱动的氢能卡车目前还无法达到这一要求。

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