燃料电池利用氢发电，氢是一种“清洁”燃料，燃烧时只产生水。铂是这一过程中的关键催化剂。然而，铂在燃料电池中降解不均匀，导致当“磨损”的燃料电池被替换时，仍然可用的铂被丢弃。为了提高燃料电池的耐久性和减少浪费，本研究研究了铂降解不均匀的原因。这些原因包括燃料电池内部的湿度和气体环境(空气vs氮气)以及燃料电池流动通道的几何形状。
的影响
聚合物电解质燃料电池(PEFCs)是一种很有吸引力的选择，因为它结构紧凑，可以根据需要快速增加功率输出。更低的成本和更强的耐久性将促使它们得到更广泛的使用。
对于轻型汽车来说，像铂这样的贵金属催化剂大约占pefc成本的三分之一。在这项研究中，科学家研究了pefc中铂催化剂的变质模式。结果导致了简单、有效的策略，以减少宝贵的催化剂材料的浪费。
总结
由加州大学欧文分校和博世分校领导的一个研究小组研究了商业化的催化剂涂层膜，这些膜经受了加速压力测试。他们在潮湿和干燥的条件下以及空气和氮气环境中进行了测试。他们对样品的分析涉及多种方法，包括扫描电子显微镜和几种x射线光谱技术。
在高级光源(ALS)，一个能源部(DOE)的用户设施，科学家们使用x射线衍射来绘制老化铂纳米颗粒的大小(更大的颗粒表明更大的降解)。他们还使用x射线计算机断层扫描技术对老化后的催化剂层进行成像。
结果表明，在流场出口附近、氮气环境和较高的湿度条件下，铂的时效速度较快。在引导氢气通过催化剂层的迷宫状通道之间的空间中，老化速度也加快了，这种效应在更窄的流场维度中消失了。
研究结果表明，回流通道的增加有助于降低入口/出口变异性，高温操作有助于保持较低的相对湿度。PEFC汽车是一种极好的无排放化石燃料汽车的替代品。这项研究的结果可以帮助开发直接的系统级策略，以增加耐久性和降低成本，直到找到替代的，更低成本的催化剂材料用于该技术。
资金
这项研究由博世研究公司资助。这项研究使用了先进光源(Advanced Light Source)的资源，它是美国能源部科学办公室位于劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的用户设施。
来源:https://www.lbl.gov/