隨著能源轉型,可再生能源的形象好、建設速度快,成為各國能源改革的主流,然而一個以迴避的關鍵問題也一直如影隨形:如何有效儲能?氫燃料電池就是重要的選擇,因為它可以直接把氫燃料化為電力。然而它要運用鉑金屬(白金),使得成本無法降下來。現在科學家終於找到了可行的替代物-白銀。雖然它也列為貴金屬,但相比於白金,銀算是廉價了不少。

由美國能源部、 SLAC 國家加速器實驗室、史丹佛大學SUNCAT界面催化物中心、豐田研究院 (TRI)的合作團隊,最近提出了新的燃料電池技術。SLAC 和史丹佛大學界面科學與催化中心的副院長史蒂文斯 (Michaela Burke Stevens)表示:「氫燃料電池在能量儲存和轉換方面,確實具有巨大的潛力,它是氫氣能源系統的關鍵。」

但是,燃料電池在先天上有著成本困境。史蒂文斯解釋:「燃料電池通常依賴含有昂貴鉑族金屬 (PGM) 的催化劑,以促進化學反應,並讓系統正常運作。幾十年來,科學家一直在尋找替代的催化劑,但總是無法離開實驗室。」

幾十年來,白銀也多次被拿來實驗,但是這一次,真正的關鍵是催化劑與到電池電極上之間的化學配方,做出大膽的修正。

科學家通常先將催化劑混合到溶液當中,然後將其溶液鋪到網狀電極上,但這些催化劑配方,在不同的實驗室環境中並不總是以相同的方式發揮作用,經常出現實驗成果無法重現的問題。

SUNCAT主管加拉米洛 (Tom Jaramillo) 說:「濕化學製程對實驗室條件而言,並不總是特別有彈性。」

為了解決這個問題,SLAC 團隊使用「高真空室」,來將新催化劑沉積到電極上。這杜絕了實驗室的空氣、溼渡與溫度的影響。「只要真空系統校準得好,原則上可以很容易地重現實驗。」

為了確保其他人能夠複製他們的方法,並證明同樣技術可以直接應用於全尺寸燃料電池上,研究團隊又與以色列理工學院的專家合作,由他們學校的實驗室,進行相同的步驟流程,以證明該方法在實際的燃料電池製作中也有效。

兩個團隊共同發現,白銀確實可以取代一些鉑族金屬,這使得燃料電池材料成本一下子就降了下來。

不過,由於保險起見,初步實驗的催化劑還是含有一些鉑金屬,因此現在研究團隊正在調整催化劑配方,試圖達到完全不含鉑族金屬的理想狀態。

加拉米洛表示,現在我們知道真空實驗室是調整配方的理想環境,說不定我們還能繼續找到更便宜的催化劑,到時候燃料電池將成為最重要的儲能設備,也將是最合適的電動交通工具的電力來源。

文章來源:Revolutionizing Green Energy: A New Hydrogen Fuel Cell Breakthrough

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