白金是燃料电池的错误因素因为它浪费能源
CaseWesternReserve大学的一位研究人员认为,燃料电池效率低,因为最常用于将化学能转化为电能的催化剂是由错误的材料制成的。化学教授AlfredAnderson敦促他的同事重新开始,而不是继续徒劳地调整这种材料-铂金-以使其更好地工作。
“使用铂金就像在系统中放置一个电阻器,”他说。安德森自由地承认他不知道什么是正确的材料,但他相信研究人员的能量会更好地用于寻找它而不是坚持使用铂金。
“如果我们能找到能够更有效地做到这一点的催化剂,”他说,“它将更接近极限电位并从燃料电池中获取更多能量。”
安德森的分析以及更好的催化剂指南已发表在最近一期的物理化学化学物理和电催化在线上。
安德森解释说,即使在最好的情况下,在某些汽车公司测试的燃料电池中产生能量的化学反应最终会浪费四分之一的能量转化为电能。这一点在科学界得到了广泛认可,但到目前为止,解决这一问题的努力都没有结果。
安德森将失败归咎于对能源浪费的原因的根本误解。最广泛接受的理论认为杂质与阴极的铂表面结合并阻止所需的反应。
“几十年前的表面中毒解释是蹩脚的,因为还有更多的故事”安德森说。
为了理解能量损失,他使用来自氧还原实验的数据来计算在氧还原反应过程中形成的铂和中间分子之间的最佳键合强度。反应在铂涂层阴极上进行。
他发现中间分子与阴极表面结合得太紧或过松,从而减缓了反应并导致电压下降。结果是燃料电池产生大约0.93伏特而不是潜在的最大值1.23伏特。
为了消除损失,计算表明,催化剂应具有适合的粘合强度,以使在氧还原过程中发生的所有反应尽可能地发生在或接近1.23伏。
安德森表示,使用火山地块作为比较催化剂的统计工具,实际上误导了寻找最好的火山地块“他们允许你对一系列类似的催化剂进行分级,但他们并没有指出更好的催化剂。”
他说,由漆酶(一种在树木和真菌中发现的材料)制成的催化剂具有所需的粘合强度但缺乏稳定性。寻找具有两者的催化剂是挑战。
安德森正在与其他研究人员合作,探索替代催化剂以及替代反应途径,以提高效率。
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