2007年11月29日
在研究人员佐治亚技术研究所的（GTRI）创新燃料电池和电池技术中心认为，了解燃料电池的失效方式和原因是降低成本和提高耐久性的关键。
中心主任汤姆·富勒一直试图解决什么，他认为前三名的耐久性问题，因为他从美国联合技术三年前加入了GTRI。
“我的哲学是,如果我们能真正理解这些失败机制的基本原理,然后,我们可以使用这些信息来指导新材料的开发或者我们可以开发系统的方法来减轻这些失败,”福勒说,他也是一位教授在乔治亚理工学院的化学和生物分子工程学(ChBE)。欧洲杯足球竞彩
富勒正在解决的问题包括膜的化学侵蚀，腐蚀的碳和铂不稳定。富勒描述对上个月在第212位电化学学会会议解决这些问题的进展。
在典型的燃料电池中，氢被输送到含有催化剂(如铂)的电池阳极。铂将氢分子(H2)分解成氢离子和电子。在燃料电池的阴极一侧，一种氧化剂，如一股氧气或空气流被输送。
中间有一个质子交换膜，只有氢离子可以通过这个膜进入阴极。电子以不同的路径通过电路到达阴极，产生电流。在阴极，氢离子与氧和电子结合，这些电子通过较长的路径形成水，水流出电池。
富勒的研究表明，膜，通常由合成聚合物的，很容易通过创建在屏障孔自由基的攻击。自由基是由过氧化氢（H2O2），强烈的氧化性化学品可以形成膜附近的分解形成的。
由于一层典型的膜大约有25-50微米厚，或相当于一根头发的厚度，所以用肉眼是不可能看到过氧化氢引起的降解。
在3月份发表在《电源杂志》(Journal of Power Sources)上的一篇论文中，来自CHBE的富勒和教授丹尼斯·赫斯(Dennis Hess)、研究科学家加利特·列维京(Galit Levitin)和研究生程晨(Cheng Chen)使用x射线光电子能谱(XPS)研究膜降解。这项工作由GTRI、ChBE和劳伦斯伯克利国家实验室资助。
研究人员之所以选择XPS，是因为它是一种定量技术，使用X射线测量化学元素的存在和数量，以及材料中化学键的形成和断裂。
Fuller解释说:“当它经过降解过程时，我们能够用XPS看到膜的化学差异。”“现在，我们正试图找出真正限制或控制退化速度的因素。”
因为过氧化氢的形成只需要氢和氧的存在，所以解决这个问题是很困难的。由于这些化学物质很容易在燃料电池中得到，过氧化氢可以通过多种方式生产。问题更加复杂，因为自由基的寿命很短，而且很难检测到。
富勒将离开新的非降解膜的实际工程的材料科学家，但他已经学会可以引导什么性质的新的膜应该以及如何降解测试。欧洲杯足球竞彩
与低温燃料电池的另一个挑战是能够从形成在燃料通道中的水滴发生在燃料电池的阳极侧的堵塞，可能。堵塞导致碳（用于支持铂）腐蚀，变成二氧化碳和离开所述燃料电池作为气体。频繁启动和停止的燃料电池也会导致这种失败的模式。
这对燃料电池来说可能是灾难性的，因为没有碳，铂催化剂层会坍塌并消失。
“如果发生这种情况，燃料电池可以在几天被破坏而不是几年，指出：”富勒。
这个问题在非固定式燃料电池的应用，如需要的燃料电池当车辆开启和关闭启动和停止的汽车越来越普遍。
富勒说：“研究人员知道这个问题存在，但我们正试图建立基于物理的详细模型，以评估不同的燃料电池设计，从而降低对这种腐蚀的敏感性。”，世卫组织正在与丰田材料研究部的武内直和丰田资助的学生凯文·加拉赫和大卫·黄一起参与这个项目。
该模型还可以用来确定控制和缓解这一问题的选项，以找到更有效的替代材料，更抗腐蚀。
燃料电池循环开关的另一个问题是，铂在酸性膜中的溶解度很小，但有限，这是由于阴极处的高电势和氧化环境。
“铂金是燃料电池中最昂贵的部件之一，因此，研究人员研究如何降低运行的燃料电池所需要的量，”富勒解释。“但是，如果有少量的铂在燃料电池中，首先，你不能用它来溶解任何损失。”
当铂层溶解，铂的频带通常形成在膜的内部。富勒，GTRI高级研究工程师加里 - 格雷和研究生碧芜，开发了一个模型来预测，其中铂金带将形成以帮助理解为什么发生。这项工作发表在三月电化学与固态快报。
“我们发现，铂金也可以在整个膜沉积，它可以左右移动到不同的地方，但每当它离开它应该是，它不再是有效的，”富勒说。
Fuller的目的是通过模拟燃料电池系统中铂粒子的传输和热力学来理解这些非常小的铂粒子。这项工作由现代汽车欧洲杯猜球平台公司资助。
哈特利基金会最近捐赠的20万美元将允许富勒购买新的研究设备，并继续研究燃料电池的退化，以及如何改善/延长这些能源设备的生命周期和技术。2020欧洲杯下注官网
富勒补充说:“燃料电池故障可能通过许多不同的机制发生。“这三个项目的结果表明，需要新材料、新制造工艺和新设计来提高燃料电池的耐久性，从而降低成本。”欧洲杯足球竞彩