国外燃料电池研究取得重大突破

纳米碳化钨具有最接近于铂的催化性能是国内外学者公认的事实，而如何将纳米碳化钨应用普及到燃料电池中，从而降低现有氢燃料电池的制造成本是各国学者努力实现的方向，谁能成为领跑者或将抢占商业领域的先机。

10月9日，美国一家媒体报导称，美国德拉瓦大学研究团队经过协作努力，利用碳化钨纳米粒子，创造出更耐用，更便宜的燃料电池, 这预示着环保燃料电池制造取得了重大进展，碳化钨有望成环保燃料电池催化剂首选材料。

德拉瓦大学(University of Delaware)，简称UD，位于德拉瓦州的纽瓦克市，毗邻"世界化工之都"威尔明顿，是著名的"公立常青藤"院校，被卡内基教育基金会归为特高研究型大学，在科研领域享有盛誉。

在过去的两年中，丰田，现代和本田已经发布了燃料电池车，而且丰田公司已经量产了一款燃料电池源车，日本和欧美国家也正积极布局燃料电池产业，通用，宝马，大众等汽车制造商正紧锣密鼓开发燃料电池原型车，如果他们的电源持续时间更长，成本更低，燃料电池车辆可以更快地进入主流。

德拉瓦大学的一个工程师团队可以将这种可能性变成现实。他们开发了一种使燃料电池更便宜和更耐用的技术。

德拉瓦大学工程师和部门领导团队将他们的研究团队聚集在一起，开发出一种新型的燃料电池。

该团队 在Nature Communications发表的一篇论文中介绍了他们的结果。作者包括能源创新催化中心的研究员  郑伟庆，机械工程系副科学家王梁; 费登，材料科学与工程研究员 ，化学和生物分子工程研究生Stephen A.Giles ，工程校友杰伊•普拉萨德，机械工程系杰出教授兼主任; Suresh G. Advani，George W. Laird机械工程系教授; 化学与生物分子工程系杰出工程教授，工程学院研究与创业助理副院长阎珊珊，和Dionisios Vlachos，Allan和Myra Ferguson化学与生物分子工程教授，以及能源创新催化中心主任  。

清洁能源，降低成本

氢燃料电池是内燃机的绿色替代品，因为它们通过电化学反应产生电力，不会污染环境。称为催化剂的材料促成这些电化学反应。铂是用于车辆的燃料电池中最常见的催化剂，然而，铂金是昂贵和稀有的，金属的成本约为每公斤30,000美元，全世界80%的铂产于南非。

所以，UD团队改用碳化钨作催化剂，每公斤约为150美元。他们能够生产比以前的方法小得多和可扩展的碳化钨纳米颗粒。

Vlachos说：“材料通常在非常高的温度下制作约1500°C，而在这些温度下，其生长变大，化学反应发生的表面积很小。“我们的方法是首先制造具有高表面积的纳米材料，可以在商业上与催化相关。

能源创新催化中心研究员魏庆庆，机械工程系副科学家王梁，采用聚焦离子束分析法对实验室样品进行了研究。

研究人员使用一系列步骤制造了碳化钨纳米粒子，包括水热处理，分离，还原和渗碳。郑先生说：“我们可以在工艺过程中分离单个的碳化钨纳米颗粒，并使粒径分布非常均匀。

接下来，研究人员将碳化钨纳米颗粒纳入燃料电池的膜。称为质子交换膜燃料电池（PEMFC）的汽车燃料电池含有聚合物膜。该膜将阴极与阳极分离，氢（H ₂）将氢（H ₂）分解成离子（质子），并将其输送到阴极，从而导出电流。

塑料状膜随着时间的推移磨损，特别是如果经历过多的湿/干循环。这可以容易地发生，因为在燃料电池的电化学反应期间产生水和热。当碳化钨结合到燃料电池膜中时，其以优化性能的水平加湿膜。  

王先生说：“碳化钨催化剂改善了燃料电池的水管理，减轻了加湿系统的负担。

该团队还发现，碳化钨在降解燃料电池膜之前就会捕获有害的自由基。因此，具有碳化钨纳米颗粒的膜将比传统型号持续更长时间。

Prasad说：“我们开发的低成本催化剂可以并入膜内，以提高性能和功率密度。“因此，燃料电池堆的物理尺寸可以减少相同的功率，使其更轻，更便宜。此外，我们的催化剂能够提供更高的性能而不牺牲耐用性，这是领先其他团体类似工作的一大进步。“

UD研究团队应用创新方法来测试用碳化钨制成的燃料电池的耐久性。他们使用扫描电子显微镜和聚焦离子束获得薄膜的薄片图像，用软件分析，重建膜的三维结构以确定燃料电池寿命。该集团申请了专利，希望将该技术商业化。

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