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科学家发现90秒充满EV氢燃料电池的新型催化剂

时间:2017-02-07 作者:R. Colin Johnson 阅读:
美国研究人员以水混合质子离子液体,加速了氢的生产过程达1,000倍,可望使电动车的燃料电池能在90秒内完全充电…

当今大部份的燃料电池是从天然气中撷取氢气的方式进行充电,这种方式极具效率,但必须使用石化燃料。事实上,燃料电池也能以电解质(将水分解成氧和氢)进行充电,但其速度太慢,导致大部份的应用仍只得使用天然气。eirEETC-电子工程专辑

如今,美国能源部(DoE)西北太平洋国家实验室(Pacific Northwest National Laboratory;PNNL)利用水混合质子离子液体的方式——类似于有机蛋白在酶中的工作原理,让氢的生产过程加速了1,000倍,从而使电动车(EV)的燃料电池能在90秒内完全充电。eirEETC-电子工程专辑

这项研究的主题是“透过催化剂结构动态控制质子传送”(Controlling Proton Delivery through Catalyst Structural Dynamics);而其新发现的关键在于一种低廉的镍基催化剂,它能够加速执行整个过程。eirEETC-电子工程专辑

“镍催化剂是一种可溶解于粘性液体中的分子复合物,这种粘性液体本身也是一种质子离子液体,”PNNL首席研究员Molly O'Hagan解释,“相较于这种转换过程中经常使用铂作为催化剂的方式,镍是一种更丰富且易于取得的金属。”eirEETC-电子工程专辑

美国西北太平洋国家实验室的整体计划目标是在不久的将来终结对于化石燃料的需求演示视频:https://youtu.be/da_AaqlFcEA(来源:PNNL)eirEETC-电子工程专辑

当以镍取代铂时,其缺点在于需要更多的能量输入才能产生氢燃料,然而,所幸其过程只需先前使用镍催化剂所需时间的一小部份,就能从低廉的液体中实际合成氢气。eirEETC-电子工程专辑

O'Hagan强调,“这种催化剂使用电子和质子,可迅速制造氢燃料。”eirEETC-电子工程专辑

然而,可别指望电动车马上就能开始支持90秒充饱燃料电池。O'Hagan表示甚至都还无法为EV 制造商提供工作原型。然而,该研究团队目刖正日以继夜地降低为该催化剂上电所需的能量,从而使其达到90秒充饱电量的目标,以及确认是否可能出现妨碍最终成功的基本工程错误。eirEETC-电子工程专辑

O'Hagan总结说,“我们的基本研究着重于了解如何降低能量输入,而不至于使其失去快速的优点。我们发现,控制质子传递是实现快速而不至于损耗能效的关键。对于基本的了解将有助于提供工具,以利于未来开发快速且高效的催化剂。”
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受到自然界的启发,西北太平洋国家实验室化学家Molly O'Hagan探索各种不同的催化剂,寻找一种能快速且有效地将水转化成燃料的催化剂eirEETC-电子工程专辑

目前,氢的生产速率可达到每秒4,500万个分子。eirEETC-电子工程专辑

美国能源部科学办公室为这项研究提供赞助。eirEETC-电子工程专辑

编译:Susan HongeirEETC-电子工程专辑

本文授权编译自EE Times,版权所有,谢绝转载eirEETC-电子工程专辑

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R. Colin Johnson
EETimes前瞻技术编辑。R. Colin Johnson自1986年以来一直担任EE Times的技术编辑,负责下一代电子技术。 他是《Cognizers – Neural Networks and Machines that Think》一书的作者,是SlashDot.Org的综合编辑,并且是他还因对先进技术和国际问题的报道,获得了“Kyoto Prize Journalism Fellow”的荣誉。
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