
华盛顿州立大学化学工程和生物工程学院(Gene and Linda Voiland School of Chemical Engineering and Bioengineering)Su Ha教授和Qusay Bkour开发了一种独特且廉价的纳米粒子催化剂,该催化剂可使燃料电池将液体燃料(例如汽油)转化为电能,这一电化学反应不会在燃烧过程中停顿。该研究可能会有助于燃油车降低二氧化碳排放量,目前该研究发表在《Applied Catalysis B:Environmental》期刊上。
Bkour说:“人们非常关注能源、环境和全球变暖。我感到非常兴奋,因为我们可以解决能源问题,同时减少导致排放,减缓全球变暖。”
燃料电池提供了一种清洁高效的方式,可将燃料中的化学能直接转化为电能。它们与电池相似,具有阳极,阴极和电解质。但是,与电池储存和输送电量不同的是,燃料电池只要有燃料就可以输送连续的电流。因为其是通过电化学反应而不是使活塞做机械功,所以燃料电池比内燃机更高效。当氢气用作燃料时,它们唯一的废物是水。
尽管氢燃料电池技术前景广阔,但是将高压氢气的存储仍然带来了巨大的经济和安全挑战。美国的氢气基础设施很少,目前该技术的市场渗透率很低。
与纯氢燃料电池不同,发达的SOFC技术可以使用多种液体燃料运行,例如汽油、柴油、甚至生物基柴油燃料,并且不需要使用具有贵金属的催化剂。以汽油SOFC为动力的汽车可以使用现有的加油站。但是,以汽油为燃料的燃料电池往往会在电池内积聚碳,从而停止转化反应。液体燃料中常见的其他化学物质(例如硫)也会造成反应停止并使燃料电池失活。
Bkour说:“碳诱导的催化剂失活是与液态烃催化的主要问题之一。”而他们的SOFC燃料电池,WSU团队使用了一种由镍制成的廉价催化剂,然后添加了钼元素形成纳米颗粒。经测试,相较于普通镍基催化剂在一小时内失效,钼掺杂催化剂后的燃料电池能够连续运行24小时而不会出现故障。也就是说,该系统可抵抗积碳和硫中毒。
液体燃料电池技术为各种高能耗的应用市场提供了新选择,包括交通运输的应用。研究人员也正在与汽车工业建立合作,以制造更持久的燃料电池。
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