蓋世汽車訊 燃料電池通常利用氫發(fā)電，這是一種在燃燒時(shí)只產(chǎn)生水的“清潔”燃料。鉑是這一過程的關(guān)鍵催化劑。然而，在燃料電池中，鉑會(huì)不均勻降解。在更換廢舊燃料電池時(shí)，可能導(dǎo)致仍可使用的鉑被丟掉。據(jù)外媒報(bào)道，為了提高燃料電池的耐用性，并減少浪費(fèi)，研究人員探討了鉑降解不均勻的原因，包括燃料電池內(nèi)部的濕度和氣體環(huán)境（空氣和氮?dú)猓?，以及燃料電池流?dòng)通道的幾何形狀。

（圖片來源：美國(guó)能源部）

對(duì)于汽車應(yīng)用來說，聚合物電解質(zhì)燃料電池（PEFCs）是頗具吸引力的選擇，因其結(jié)構(gòu)緊湊，可根據(jù)需要快速提高功率輸出。同時(shí)，這類電池的成本更低，耐用性更高，因此應(yīng)用前景較好。在輕型車輛中，鉑等貴金屬催化劑約占PEFCs成本的三分之一。在此項(xiàng)研究中，研究人員探討了PEFCs中鉑催化劑的降解模式。所得出的結(jié)果有助于開發(fā)簡(jiǎn)單有效的策略，減少浪費(fèi)昂貴的催化劑材料。

由加州大學(xué)歐文分校（University of California, Irvine）和博世公司（Bosch）領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，研究了經(jīng)過加速應(yīng)力測(cè)試的市售催化劑涂層膜。研究人員分別在潮濕和干燥的條件下，以及在空氣和氮?dú)猸h(huán)境中，進(jìn)行了測(cè)試。對(duì)樣品的分析涉及多種方法，包括掃描電子顯微鏡和若干種X射線光譜技術(shù)。在美國(guó)能源部科學(xué)用戶設(shè)施辦公室的先進(jìn)光源（ALS）中，研究人員利用X射線衍射來繪制老化鉑納米粒子的尺寸圖（顆粒越大，降解程度就越嚴(yán)重）。此外，還利用X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描，對(duì)老化后的催化劑層進(jìn)行成像。

結(jié)果顯示，在流場(chǎng)出口附近，以及在氮?dú)猸h(huán)境和較高濕度下，鉑老化得更快。在引導(dǎo)氫氣經(jīng)過催化劑層的迷宮狀通道之間的位置，老化速度也更快。而在流場(chǎng)尺寸更窄的情況下，不存在這種效應(yīng)。

此項(xiàng)研究得出的結(jié)論是，增加逆流通道，有助于減少進(jìn)出口可變性。在較高的溫度下運(yùn)行，則有助于降低相對(duì)濕度。

對(duì)于化石燃料汽車來說，使用PEFC的汽車是一種極好的無排放替代選項(xiàng)。這項(xiàng)研究得出的結(jié)果有助于開發(fā)直接的系統(tǒng)級(jí)策略，以增加耐久性并降低成本，為這類技術(shù)找到成本更低的替代催化劑材料。

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