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我科学家攻克氢燃料电池汽车应用关键难题
解除氢燃料电池一氧化碳“中毒休克”危机
浏览次数:1261    信息来源: 安徽日报2版    发布时间:2019-02-01 16:29
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本报讯(记者桂运安)零排放、零污染的氢燃料电池汽车,代表着未来新能源汽车发展的重要方向。1月31日,中国科学技术大学发布重要成果,该校路军岭、韦世强、杨金龙等课题组密切合作,研制出一种新型催化剂,攻克了氢燃料电池汽车推广应用的关键难题:解除氢燃料电池一氧化碳“中毒休克”危机,延长电池寿命,拓宽电池使用温度环境,让汽车在寒冬也能正常启动。该研究使氢能源汽车有望民用推广,成果1月31日在线发表在国际权威学术期刊《自然》上。

氢燃料电池利用氢和氧的化学反应释放的化学能转化为电能,无需燃烧,具有高能量转换效率和零排放的优点。但氢燃料电池发展面临许多挑战,其中一个关键难题是燃料电池铂电极的一氧化碳“中毒”问题。当下,氢主要来源于甲醇和天然气等碳氢化合物的蒸汽重整和水煤气变换反应,由此产生的氢通常含有0.5%至2%的一氧化碳。作为氢燃料电池汽车的“心脏”,燃料电池铂电极容易被一氧化碳杂质气体“毒害”,导致电池性能下降和寿命缩短,严重阻碍氢燃料电池汽车的推广。

当前,车载氢气净化法是将特定催化剂放置在燃料电池入口处,在氢气进入燃料电池之前,让氢气中的一氧化碳杂质气体优先与氧气发生反应,从而避免一氧化碳杂质气体进入电池毒化电极。然而,现有催化剂只能在极窄的温度范围内工作,使得氢燃料电池汽车无法在频繁冷启动期间得到有效保护。路军岭团队设计的一种原子级分散于铂表面的氢氧化铁新型催化剂,能在约-75℃至107℃的温度范围内100%选择性地高效去除氢燃料中的微量一氧化碳,为氢燃料电池在频繁冷启动和连续运行期间提供全时保护。

“这一成果可能会大大加速氢燃料电池汽车时代的到来。”路军岭说,他们的最终目标是开发一种廉价且具有高活性、高选择性的一氧化碳优先氧化催化剂,既可以提供机载燃料电池的全时保护,也可以为工厂高纯氢气制备提供有效手段。

《自然》审稿人评论说:“与文献报道的其他催化剂体系相比,这种倒置型单原子催化剂在富氢氛围一氧化碳优先氧化反应中的活性、选择性和稳定性均表现最佳。”