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新能源汽车新型催化剂研制成功 延长电池寿命
来源:光明日报 编辑:韩帅南 2019年02月11日 16:53

  新能源汽车新型催化剂研制成功  延长电池寿命让汽车在寒冬正常启动

  本报合肥1月31日电(记者常河)中国科学?#38469;?#22823;学教授路军岭、韦世强、杨金龙等课题组密切合作,研制出一种新型催化剂,攻克了新能源汽车——氢?#21058;?#30005;池汽车推广应用的关键难题?#33322;?#38500;氢?#21058;?#30005;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?#24120;?#22312;寒冬也能正常启动。该研究成果日前在线发表在国际权威学术期刊《自然》上。

  氢气被认为是未来最有前途的清洁能源之一。氢?#21058;?#30005;池利用氢?#33073;?#21270;学反应释放的化学能转化为电能,无须燃烧,具有高能量转换效率和零排放,是未来新能源清洁动力汽车的主要发展方向之一。但氢?#21058;?#30005;池的发展面临许多挑战,其中一个关键难题?#20392;剂?#30005;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?#35760;?#21270;合物的蒸汽重整和水煤气变?#29615;?#24212;,由此产生的氢通常含有0.5%至2%的一氧化碳。作为氢?#21058;?#30005;池汽车的“心脏?#20445;剂?#30005;池铂电极容易被一氧化碳杂质气体“毒害?#20445;?#23548;致电池性能下降和寿命缩短,严重阻碍氢?#21058;?#30005;池汽车的推广。

  学术界比较看好的车载氢气净化法,是将特定催化剂放置在?#21058;?#30005;池的入口处,在氢气进入?#21058;?#30005;池之前,使氢气中的一氧化碳杂质气体优先?#33073;?#27668;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,现有的催化剂只能在高于室温?#22270;?#31364;的温度范围内工作,使得氢?#21058;?#30005;池汽车无法在频繁冷启动期间得到有效保护,很难步入实用。

  路军岭团?#30001;?#35745;了一种原子级分散于铂表面的氢氧化铁新型催化剂,该催化剂能够在198~380开尔文(约合-75℃至107℃)的温度范围内100%选择性地高效去除氢?#21058;?#20013;的微量一氧化碳。因此,该新型催化材料可以为氢?#21058;?#30005;池在频繁冷启动(即使在?#21058;?#19979;75℃的极寒条件下)和连续运行期间提供全?#21271;?#25252;,避免氢?#21058;?#30005;池受一氧化碳中毒。

  “这些发现可能会大大加速氢?#21058;?#30005;池汽车时代的到来。”路军岭说,我们的最终目标?#24378;?#21457;一种廉价的且具有高活性、高选择性的一氧化碳优先氧化催化剂,既可以提供机载?#21058;?#30005;池的全?#21271;?#25252;,?#37096;?#20197;为工厂高纯氢气制备提供有效手段。

  一位审稿人评论说:“与?#21335;?#25253;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?#36873;!?/p>

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