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湖大教授的这项“黑科技”,让未来电动车“飞入”寻常百姓家

2018-12-07 20:06 来源: 湖南大学

提起电动车,你首先想到的是——

特斯拉?!比亚迪?!

来来来,

今天小编要给大家好好科普一下,

未来电动车,是什么样?

不加油、不充电、不排放尾气,

唯一排放的废物是水!

续航里程也不受限……

光听到这些性能是不是就让你激动不已?

而要完成这种改变,

电动车电池的“升级换代”,

成为重要的一步。

它有多厉害

目前我们市场上的电动车,用的电池都是锂电池,充一次电需要8小时左右,大约能跑300多公里。目前充电最快的特斯拉Model S的超级充电站也需要1.25小时才能充满电量。

而未来电动车使用的质子交换膜燃料电池,只需要往里充氢气,30秒,大约就可以跑700多公里。

相较于生产锂电池需要的电极材料,以及报废锂电池的回收利用,燃料电池绿色环保,只需要消耗氢气。

而氢元素是宇宙中最丰富的成分,在地球上储量也非常丰富。而且氢气在燃料电池中跟空气中的氧气结合,排出的唯一“废物”是水!

但是它很贵

俗话说得好,“一分钱一分货”。虽然这种燃料电池绿色环保,能量效率高,但其生产成本却十分高昂!

质子交换膜燃料电池的阴极端氧还原反应的动力学十分缓慢,需要使用大量贵金属铂纳米催化剂作为电极催化剂来维持电池的高效运转。因而成本十分高昂,限制了其大规模商业化应用。

在铂基催化剂中,提高催化剂在氧还原反应中的质量活性以及催化稳定性是降低贵金属铂用量和电池成本的途径。但目前,绝大部分催化剂的催化稳定性并不可观。

我湖教授有办法

现在,我湖材料科学与工程学院黄宏文教授和中国科学技术大学曾杰教授课题组合作,研制出一种新型纳米线催化剂,就有望解决这个问题。

研究人员通过精细调控铂基催化剂的维度、尺寸、组分,研制出超细的铂镍铑三元金属纳米线催化剂。

湖大教授的这项“黑科技”,让未来电动车“飞入”寻常百姓家

这种新型催化剂的纳米线直径仅有1纳米,其表面铂原子占整体铂原子比率高于50%,展现了超高的原子利用率,为高的催化质量活性提供了结构基础。

氧还原催化测试表明,这种新型催化剂的质量活性是目前商用铂碳纳米催化剂的15.2倍。其在氧气气氛下循环使用1万次后,只有12.8%的质量活性性能损失,而在同等条件下,目前商用铂纳米催化剂的质量活性性能损失达到73.7%。

相较于目前商业铂碳纳米催化剂,这种新型催化剂在质量活性和催化稳定性方面都有显著的提高,有望大幅减少质子交换膜燃料电池中贵金属铂的使用,推动电池商业化应用。

湖大教授的这项“黑科技”,让未来电动车“飞入”寻常百姓家

这一研究成果,以“One-Nanometer-Thick PtNiRh Trimetallic Nanowires with Enhanced Oxygen Reduction Electrocatalysis in Acid Media: Integrating Multiple Advantages into One Catalyst”为题,发表在化学领域顶尖期刊《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc.2018,140,16159-16167)上。论文的通讯作者是黄宏文教授和曾杰教授。

来源 /宣传部

记者 / 蒋鼎邦 李妍蓉

编辑 / 黄佳媛

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