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韩国研发新型催化剂 攻克氢燃料汽车电池的腐蚀问题

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58京牌 当自行车在雨中被打湿后,车架和车链就会被腐蚀或生锈,从而缩短自行车的使用寿命,因此需要定期涂油防止此种情况的发生。电池是通过分别触发氧化和还原反应,移动电子以产生电能的装置,但是被暴露在氧气中时也会被腐蚀。那么,给电池涂上润滑油可以防止生锈吗?

(图片来源:浦项工科大学)

,韩国浦项工科大学(POSTECH)材料科学与工程专业的教授Yong-Tae Kim与博士生Sang Moon Jung领导的一个研究小组采用一种结合了铂和氢钨青铜的催化剂(Pt/HxWO3),解决了氢燃料汽车不使用时燃料电池的腐蚀问题。此种催化剂已被证明,可以促进氢的氧化反应以及选择性抑制氧还原反应(ORR)。

随着环保型氢燃料汽车变得越来越普遍,世界各地提高燃料电池性能的研发竞赛也变得越来越激烈。燃料电池是氢燃料汽车的核心。与一旦启动就不会停止运行的发电类燃料电池相比,汽车燃料电池的性能会非常低,因为会间歇性停止工作。当汽车点火被关闭,就会发生氧还原反应,空气暂时被引入到电池的阳极,随着阴极电位瞬时激增,阴极成分的腐蚀会加速。

该研究团队专注于金属绝缘体过渡(MIT)现象,该现象可以根据周边的环境,选择性地改变材料的电导率,以解决汽车燃料电池的退化问题。

研究人员特别关注于氧化钨(WO3)。一般而言,氧化钨被用作电子变色材料,可通过插入和还原质子改变电导率。在汽车正常工作时利用氧化钨的MIT现象,通过插入一个质子,在维持H-WO3(导体)转态的同时产生电极反应。然后,当汽车点火停止时,混合空气会被引入,使氧气压力升高,并将其变成WO3(次导体),使电极反应停止,从而解决了阴极腐蚀的问题。

在MEA汽车电池评估中,当汽车处于关闭状态时,与传统的商用Pt/C催化剂材料相比,此种由金属绝缘体过渡现象所产生的Pt/HxWO3选择性氢氧化反应(HOR)催化剂的耐久性高出2倍多。

领导该项研究的Yong-Tae Kim教授表示:“该项研究极大地提升了汽车燃料电池的耐久性,此类研究成果有望进一步推出氢燃料汽车的商业化。”

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