据外媒报道，宾夕法尼亚州立大学领导的研究团队研究了一种有前景的方法，可以降低燃料电池的成本。通过复制计算机芯片制造工艺，新方法可以减少电池中铂族金属（PGM）的使用量。

（图片来源：宾夕法尼亚州立大学）

 

       据悉，新工艺可以降低大规模生产质子交换膜燃料电池的成本。这种电池可用于为重型车辆提供电力，从而减少温室气体排放。

 

       新工艺利用自组装嵌段共聚物模板（在纳米级层面形成有序图案的结构）来创建高表面积载体。该工艺通常称为嵌段共聚物光刻（block copolymer lithography），是一种自下而上的光刻图案化工艺，用于在大面积上制作特征尺寸为6-40纳米的密集型图案。该团队制作出具有小周期特征尺寸的密集高表面积载体，然后在载体基板上喷射了一层薄薄的PGM。

 

       研究人员Christopher Arges表示：“这是首次采用这种技术来制造PGM含量极低的电极。在高表面积碳载体上，新型非合金化电催化剂表现出与最先进的铂纳米颗粒相当的性能，同时更加耐用。”

 

       燃料电池电动汽车是更常见的锂离子电池电动汽车的替代选项之一。Arges表示：“当使用锂离子电池的车辆专门用于运输货物和乘客时，例如飞机、公共汽车、轮船、火车和大型卡车，其性能表现不佳，因为没有时间等待充电。此外，当车辆较大且行驶距离很远时，燃料电池电动汽车可以提供高能量密度。”

 

       在重型车辆中，由于燃料电池的能量密度更大，能够在有限的空间或重量内存储更多的能量，因此可以提高效率，实现更长的续航里程。此外，燃料电池电动汽车使用氢气，不会产生排放或污染物。

 

       Arges表示：“燃料电池不是将氢气与空气中的氧气燃烧，而是在一个电极上与氢气发生电化学反应，并在另一个电极上与氧气发生另一种反应。在氧电极处，反应后的氢气中的质子与氧气结合。反应的电子通过电池向外移动，从而为电机提供动力，唯一的副产品是水。此外，如果通过可再生能源进行水电解制氢，则可以实现具有零碳排放的绿色氢。”

 

       燃料电池电动汽车可以实现零排放和更高的能量密度。但是，目前加氢基础设施不足是限制其发展的一个因素。Arges表示，该团队的新型扩展表面电催化剂，有潜力用于绿色水电解制氢的其他电化学过程。“现在，研究人员致力于将这一工艺整合到制造膜电极组件中，以用于燃料电池发电厂和水电解槽。”