宾夕法尼亚州立大学:新工艺可以降低燃料电池成本

电动悟空摘录 据外国媒体报道，宾夕法尼亚州立大学领导的研究团队研究了一种可以降低燃料电池成本的有前途的方法。通过复制计算机芯片制造技术，新方法可以减少电池中的铂金属（PGM）的使用量。

(图片来源:宾夕法尼亚州立大学)

据报道，新工艺可以降低大规模生产质子交换膜燃料电池的成本。该电池可用于为重型车辆提供电力，以减少温室气体排放。

新工艺利用自组装嵌段共聚物模板(在纳米层面形成有序图案的结构)创建高表面积载体。该工艺通常称为嵌段共聚物光刻（block copolymer lithography），它是一种自下而上的光刻图案化工艺，用于大面积制作特征尺寸为6-40纳米的密集型图案。该团队制作了具有小周期特征尺寸的密集高表面积载体，然后在载体基板上喷射了一层薄薄的PGM。

Christopher研究人员 Arges说：“这是第一次使用这种技术来制造PGM含量极低的电极。在高表面积碳载体中，新型非合金电催化剂具有与最先进的铂纳米颗粒相同的性能，更耐用。”

燃料电池电动汽车是锂离子电池电动汽车更常见的替代品之一。Arges说：“当使用锂离子电池的车辆专门用于运输货物和乘客时，如飞机、公共汽车、船舶、火车和大型卡车，由于没有时间等待充电，其性能很差。此外，当车辆较大且行驶距离较远时，燃料电池电动汽车可以提供高能量密度。”

在重型车辆中，由于燃料电池的能量密度较大，可以在有限的空间或重量内储存更多的能量，可以提高效率，实现更长的里程。此外，燃料电池电动汽车使用氢气，不会产生排放或污染物。

Arges说：“燃料电池不燃烧氢气和空气中的氧气，而是在一个电极上与氢气发生电化学反应，并在另一个电极上与氧气发生另一种反应。反应后的氢气中的质子与氧气结合在氧电极处。反应电子通过电池向外移动，为电机提供动力，唯一的副产品是水。此外，如果水电解制氢是通过可再生能源进行的，则可以实现零碳排放的绿色氢。”

燃料电池电动汽车可以实现零排放和更高的能量密度。然而，目前缺乏氢基础设施是限制其发展的一个因素。Arges表示，该团队的新型扩展表面电催化剂有潜力用于其他绿色水电解制氢的电化学过程。”现在，研究人员致力于将该过程集成到制造膜电极组件中，用于燃料电池发电厂和水电解槽。”