以后地位: 九乐棋牌软件 » 环保节能 » 环保节能 » 注释

换个“膜” 燃料电池汽车能跑得更远

缩小年夜字体  减少字体 发布日期:2019-12-02 12:00:22   浏览次数:95
核心提示:2019年12月02日关于换个“膜” 燃料电池汽车能跑得更远的最新消息:质子穿过石墨烯膜表示图图片由受访者供给新知燃料电池汽车作为一种新动力电动车,只须要一两分钟便可加满燃料,核心组件就是燃料电池,个中质子传导膜的导电性在很大年夜程度上影响着燃料电池的能量


  质子穿过石墨烯膜表示图图片由受访者供给

  新知

  燃料电池汽车作为一种新动力电动车,只须要一两分钟便可加满燃料,核心组件就是燃料电池,个中质子传导膜的导电性在很大年夜程度上影响着燃料电池的能量转化效力。近日,天津大年夜学化工学院传授张生与英国曼彻斯特大年夜学诺贝尔物理奖得主安德烈·海姆爵士等人协作,证明了石墨烯、氮化硼等二维材料具有质子传导性,并进一步发明,天然界中广泛存在的云母用于燃料电池的高温质子交换膜比今朝商用膜性能更优,加倍节能环保。这两项研究成果近期发表在《天然·纳米》与《天然·通信》上。

  寻觅更薄的“膜”进步续航里程

  据悉,与今朝罕见的家用锂离子电动汽车比拟,燃料电池汽车省去了漫长的充电时间,只须要一两分钟便可加满燃料。同时燃料电池汽车不经历热机过程,不受热力轮回限制,能量转换效力极高,续航更长,而燃料电池发电过程的产品只要水,加倍环保,是以燃料电池汽车成了将来汽车的重要生长偏向之一。

  燃料电池的任务道理是阳极燃料氢气掉去电子成为质子,而后穿过质子交换膜达到阴极与氧气、电子结合生成水,质子在电池外部传输与外电路的电子构成电流回路,是以质子传导性能关于燃料电池能量转化效力异常关键。今朝商用全氟磺酸质子传导膜厚度至少在5微米以上,须要在100℃以下处于水合状况才能发挥感化,此时对氢气的纯度请求较高。若开辟出100℃以上可以高效传导质子的膜材料,将有助于进步燃料电池效力,降低对氢气纯度的请求,简化水管理体系,达到降低本钱、增添污染的目标,对燃料电池汽车的贸易生长具有重要意义。

  “寻觅高效的高温质子传导膜材料其实不轻易。”张生简介说,“这类材料不只请求薄,并且在许可质子高速经过过程的同时,还得阻挡氢气的渗透渗出。由于氢气的渗透渗出会产生副反响,降低电池输入电压,影响燃料电池的全体反响效力。同时它还需具有耐高温的特点。”

  石墨烯等二维材料是幻想材料

  张生起首与协作者制备了微米级的单层石墨烯、氮化硼薄膜,厚度约为0.3纳米(1纳米等于0.001微米),将该薄膜两侧分别放置于不合浓度的盐酸溶液中,由于浓差梯度的存在,浓度高的一侧的离子会向浓度低的一侧分散,离子的活动构成了电流。

  他们根据实际计算出具有六边网格构造的石墨烯和氮化硼等二维材料由于其特别的物理构造,只许可直径小于10皮米(1皮米等于千分之一纳米)的粒子经过过程。盐酸由氢离子和氯离子构成,质子半径约为0.001皮米,氯离子半径约为180皮米,所以只要较小的质子才能经过过程该薄膜。由此证明,该实验中经过过程二维薄膜的电流全部是由质子传导产生的,而体积稍大年夜的氯离子则完全没有供献。张生表示:“经过过程这个实验证明,石墨烯与氮化硼二维材料只许可质子经过过程,能阻挡其他离子与分子,包含氢气的经过过程,满足了燃料电池质子传导膜材料的请求。”但他也坦言,石墨烯和氮化硼固然比贸易质子传导膜更薄(相差一万倍),但由于构造过于致密,招致质子传导阻力大年夜于贸易膜, 能量转化效力并没有进步,不合适做贸易化推行。

  云母膜比石墨烯更具应用前景

  在证明石墨烯等二维材料可以作为质子传导材料的基本上,张生和协作者们经过两年的积极摸索发明另外一种二维材料云母比石墨烯在燃料电池范畴更具应用前景。

  “云母是一种在地壳中储量极端丰富且价格非常昂贵的矿物,其主体由像海绵一样的铝硅酸盐层构成,钾离子则像水一样在个中的孔隙中大年夜量存在。”张生简介说,由于离子交换反响,钾离子可以很轻易地与质子停止交换。由于钾离子半径约为100皮米,而质子半径约为0.001皮米,体积要小很多,是以质子可以很好地在钾离子地点的孔隙中停止传输。

  研究发明,离子交换处理后的云母膜,质子传导率取得极大年夜进步,且应用温度可以从100℃延长到500℃,极具应用前景。张生简介说:“我们发明离子交换反响后的云母膜质子传导率进步了100倍。同时云母膜热稳定性更高,且储量丰富、价格昂贵。”研究还发明在150℃的温度下,云母膜质子传导率逾越了今朝贸易化请求的两倍,应用于燃料电池后,汽车的行驶里程将会有很大年夜进步。

  今朝张生正带领研究团队制备大年夜标准云母薄膜,应用其高效的质子传导性和优良的耐热性,对现有燃料电池技巧停止改进,推动燃料电池汽车的生长。除燃料电池以外,张生还筹划将上述质子传导膜材料用于太阳能光解水、陆地蓝色动力提取,和二氧化碳电化学转化成甲酸、乙醇、乙烯等化工原料的浩大干净动力技巧。

 
关键词: 质子 燃料电池 传导 太阳能



0条 [检查全部]  相干评论

 
推荐环保节能
点击排行榜
 
网站九乐棋牌软件 | 关于我们 | 接洽方法 | 应用协定 | 版权隐私 | 排名推行 | 告白办事 | 积分换礼 | 网站留言