特拉华大学的一个工程师团队开发出一种技术，可以使燃料电池更便宜，更耐用，这一突破可以加速燃料电池汽车的商业化。
他们在Nature Communications上发表的一篇论文中描述了他们的结果。
氢动力燃料电池是内燃机的绿色替代品，因为它们通过电化学反应产生电力，不会留下任何污染。
称为催化剂的材料刺激这些电化学反应。铂是车辆中使用的燃料电池类型中最常见的催化剂。
然而，铂金价格昂贵 - 因为任何购买珠宝的人都知道。金属成本约为每公斤30,000美元。
相反，UD团队制造了碳化钨催化剂，每公斤约150美元。他们以一种新颖的方式生产碳化钨纳米粒子，比以前的方法更小，更具可扩展性。
“这种材料通常在非常高的温度下生产，大约1,500摄氏度，在这些温度下，它会变大，化学反应的表面积很小，”UD催化能源创新中心主任Dionisios Vlachos说。 “我们的方法是率先制造高表面积纳米级材料的方法之一，这种材料可与催化剂在商业上相关。”
研究人员使用水热处理，分离，还原，渗碳等一系列步骤制作碳化钨纳米粒子。
“我们可以在过程中分离出单个碳化钨纳米颗粒，并使颗粒尺寸分布非常均匀，”催化能源创新中心研究员Weiqing Zheng说。
接下来，研究人员将碳化钨纳米颗粒纳入燃料电池的膜中。称为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的汽车燃料电池包含聚合物膜。该膜将阴极与阳极分开，阳极将氢(H2)分离成离子(质子)并将它们输送到阴极，从而产生电流。
随着时间的推移，塑料状膜会磨损，特别是如果它经历太多的湿/干循环，这可能很容易发生，因为在燃料电池的电化学反应过程中产生水和热。
当碳化钨结合到燃料电池膜中时，它将膜加湿到优化性能的水平。
“碳化钨催化剂改善了燃料电池的水管理，减轻了加湿系统的负担，”机械工程系副科学家梁望说。
该团队还发现，碳化钨在降解燃料电池膜之前会捕获有害的自由基。因此，具有碳化钨纳米颗粒的膜比传统膜更耐用。
“我们开发的低成本催化剂可以加入到膜内，以提高性能和功率密度，”他说。“因此，燃料电池组的物理尺寸可以在相同的功率下降低，使其更轻，更便宜。此外，我们的催化剂能够提供更高的性能而不会牺牲耐用性，这是对类似工作的重大改进。其他团体。“
UD研究团队使用创新方法测试由碳化钨制成的燃料电池的耐久性。他们使用扫描电子显微镜和聚焦离子束获得膜的薄片图像，他们用软件分析，重建膜的三维结构，以确定燃料电池的寿命。
该集团已申请专利，并希望将其技术商业化。
“这是一个非常好的例子，说明各部门之间的不同团队如何协作，”郑说。
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