2009年9月18日
想象一辆车,从太阳能和氢生成水,而不是碳排放。而这样的车辆不会很快在市场上,威斯康星大学麦迪逊分校研究人员正在增量,但燃料电池技术的重要进展,使清洁汽车成为现实。
欧洲杯足球竞彩材料科欧洲杯线上买球学与工程助理教授戴恩摩根和博士生爱德华(Ted) Holby已经开发出一种计算机模型可以优化燃料电池的一个重要组成部分,使更广泛使用的技术。从本质上讲,他们研究颗粒大小与材料的整体稳定性,和他们的模型表明,增加燃料电池催化剂的粒径减少退化,因此增加了有用的燃料电池寿命。
燃料电池是一种电化学装置,促进氢气和氧气之间的反应,形成生产电力和水。在燃料电池摩根的类型研究,称为质子交换膜燃料电池,或质子交换膜燃料电池,氢是分成一个质子和一个电子在一个燃料电池(正极)。质子通过移动设备在电子被迫在外部电路,它可以执行有用的工作。在另一边的燃料电池(阴极),质子、电子和氧结合形成水,这是唯一的废品。
不过前提听起来简单,有多个障碍产生高效的燃料电池广泛使用。这些障碍之一是催化剂加入援助质子之间的反应,电子和氧气在阴极。目前燃料电池铂和铂合金作为催化剂使用。虽然燃料电池铂能承受腐蚀环境,它是昂贵的和不是很丰富。
铂最大化使用,研究人员使用催化剂由铂粒子小两个纳米,这是大约10原子。欧洲杯猜球平台这些微小的结构有很大的表面积的燃料电池反应发生。然而,这个小铂催化剂降低很快。
“散装的稳定性与纳米材料可以直观地理解思考的奶酪,”摩根说。欧洲杯足球竞彩“当你离开一大块奶酪,边缘得到易怒的,表面是毁灭,但你可以切断,并仍有很多奶酪内部是好的。
“但是如果你把奶酪揉成小块,把它,你摧毁你所有的奶酪,因为奶酪是一个更大的部分表面。”
快速退化意味着燃料电池催化剂不会持续很长时间,和美国能源部估计燃料电池必须为5000小时功能,或大约七个月的连续使用,实用的汽车能源解决方案。
摩根和Holby,与杨教授合作Shao-Horn从麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology),找到了一个可能的解决方案快速退化问题:当涉及到催化剂颗粒大小,有时小不是更好。
他们的建模工作,这是由3 m和美国能源部,表明如果一个铂催化剂的粒径增加到4或5纳米,大约20原子,降解的程度明显降低。这意味着整个燃料电池催化剂和可以继续函数更长的时间比如果只有两个或三个纳米粒子大小。
粒度的基础物理的研究将是有用的作为科学家扩展他们的研究来探索铂铂合金,可减少铂消耗当用作燃料电池催化剂。摩根开始研究模型来研究对铂合金的稳定性大小的影响,如copper-platinum和cobalt-platinum催化剂。
“燃料电池只是众多能源技术之一——太阳能电池,等等——巨大的潜力来减少我们对石油的依赖和碳排放,”摩根说。“计算机模拟提供了一个强大的工具来理解和开发新材料的核心这些能源技术。”欧洲杯足球竞彩