一个研究团队开发了一种选择性催化剂,可以抑制氢动力汽车燃料电池的腐蚀。通过调整氢氧化反应以匹配燃料电池中氢的浓度,该团队可以阻止燃料电池的腐蚀。
研究人员设计了一种催化剂(Pt/TiO2),其中包含沉积在二氧化钛(TiO2)上的铂(Pt),可有效阻止氢动力汽车中使用的燃料电池的腐蚀。这种电催化剂的性能来自于二氧化钛和铂之间的强大相互作用以及氢溢出改变材料表面电导率以响应其附近氢浓度的能力。
当车辆突然停止或启动时,燃料中的氢浓度会相应降低。氢浓度的降低导致二氧化钛膨胀到铂上,导致铂被埋在催化剂表面之下。由于二氧化钛的膨胀,铂的这种掩埋最终将催化剂转化为绝缘体,这是由于二氧化钛的低电导率。这种绝缘效果阻碍了催化剂的导电能力,防止了可能导致阴极突然电位跳跃的氧气的不必要还原。
相比之下,在标准车辆运行期间,车内的氢气浓度仍然很高。在如此高的氢浓度条件下,高导电性的铂暴露在催化剂表面,二氧化钛发生还原,促进氢在催化剂表面的迁移。这种称为氢溢出的现象增强了电流并增加了氢氧化反应。
在模拟测试中,研究团队将新开发的催化剂与传统催化剂进行了对比。测试结果表明,使用 Pt/TiO2 催化剂的燃料电池的耐用性是传统燃料电池的三倍。这表明该团队通过选择性氧还原反应和基于氢浓度的氢氧化反应成功提高了燃料电池的耐久性。
如果这项研究有助于克服氢动力汽车燃料电池面临的现有耐久性挑战,那么它可能会提升氢燃料汽车在下一代移动行业中的地位。