金發姑娘的想法降低電動汽車燃料電池的成本

由于采用氫而不是汽油的燃料電池，2019年豐田Mirai電動汽車宣稱零排放。但是Mirai幾乎沒有離開加利福尼亞，部分原因是當今的燃料電池電極由超貴的鉑制成。

減少鉑金也將削減成本，從而使更多的電動汽車進入市場。

一種新的方法借鑒了“金鎖子”(Goldilocks)的想法-適量-來評估燃料電池電極需要多少金屬。該技術利用金屬表面上的力來確定理想的電極厚度。

普渡大學化學工程學教授杰弗里·格里利說：“恰恰是適當數量的金屬將使燃料電池電極具有最佳性能。” “如果它們太厚或太薄，部署燃料電池的主要反應都不會起作用，因此這里有一個Goldilocks原理。”

這項研究將在2月22日的《科學》雜志上發表，是約翰霍普金斯大學，普渡大學和加州大學爾灣分校之間的一項共同努力。

研究人員在鈀(一種與鉑非常相似的金屬)上測試了他們的理論。

格里利說：“我們實質上是在用力來調整構成電催化劑的薄金屬板的性能，而電催化劑是燃料電池電極的一部分。” “最終目標是要在多種金屬上測試這種方法。”

燃料電池通過所謂的氧還原反應將氫與一些氧氣結合，轉化為電能，然后由電催化劑開始。找到恰好合適的厚度會給電催化劑的表面施加壓力，并增強電催化劑執行此反應的能力。

過去，研究人員曾嘗試使用外力來擴張或壓縮電催化劑的表面，但是這樣做會使電催化劑的穩定性降低。

相反，Greeley的小組通過計算機模擬預測，可以操縱鈀電催化劑表面的固有力以獲得最佳性能。

根據模擬，五層厚，每層薄至一個原子的電催化劑足以優化性能。

普渡大學化學工程博士后研究員，本文的共同第一作者，共同通訊作者曾振華說：“不要戰斗，要使用它們。” “這有點像建筑中的某些結構不需要外部梁或柱，因為拉力和壓力是分布和平衡的。”

約翰·霍普金斯大學超王實驗室的實驗證實了模擬預測，發現該方法可將催化劑活性提高10至50倍，所用金屬比目前燃料電池電極中使用的金屬少90%。