世界看点:香港科技大学开发新型铁基正极材料 以实现质子陶瓷燃料电池的创纪录性能

来源:盖世汽车时间:2022-11-21 16:35:56


(资料图)

据外媒报道,香港科技大学(HKUST)的研究人员设计了一种新型铁基正极材料,使质子陶瓷燃料电池的性能达到创纪录水平,标志着燃料电池的开发和商业化向前迈出了重要一步。

(图片来源:香港科技大学)

燃料电池利用氢气或其他燃料的化学能来高效、清洁地发电。为了应对气候变化和能源短缺,世界各地都在加紧开发这种环保能源。

作为该领域的一项新技术,质子陶瓷燃料电池(PCFC)基于质子导电陶瓷电解质,具有污染物排放低、效率高的优势,同时具有灵活性,不仅可以很好地处理氢气,还适用于其他气体,如氨、沼气和甲烷。该技术通常用于分布式发电,包括离网发电。

然而,由于缺乏高性能、低成本的正极材料,PCFC的商业化推广进程受阻。目前,钴基钙钛矿是使用最广泛的正极材料,因为钴很容易降低和提高其氧化值,从而产生优越的氧还原反应活性,对正极的性能具有重要意义。但这些材料的成本高,在采矿过程中容易造成污染,而且制备程序复杂,难以实现大规模生产。在锂离子电池中,对这种材料的需求也很高。锂离子电池通常用于电动汽车。

理想情况下,采用成本较低但反应活性相当的过渡金属,可以取代钴。在元素周期表中,铁与钴的位置很接近,具有许多相似的化学性质,但价格要低得多。然而,铁基材料通常被认为是较差的催化剂,无法产生令人满意的性能。因此,必须对材料构成进行微调,以确定性能最好的材料。

基于这个方向,由该校机械与航空航天工程系和化学与生物工程系Francesco CIUCCI教授负责的研究团队,结合第一性原理模拟、分子轨道分析和实验,使用廉价的元素(如钡、铁和锆)设计出新的低成本陶瓷,从而创造了一种具有创纪录性能的PCFC。

该团队根据基本物理化学原理和密度泛函理论来设计正极材料。通过计算导向优化,确定了Ba0.875Fe0.875Zr0.125O3-δ(D-BFZ)是最有前途的正极材料。实验表明,D-BFZ具有卓越的电化学活性,能与氧发生反应,达到较高的峰值功率密度,并具有良好的操作稳定性。此外,可以使用简单的、适合大规模生产的合成技术来生产D-BFZ,这是实现商业可行PCFC的重要一步。

Ciucci教授表示:“PCFC技术或将发挥变革性作用,而且非常有望得到进一步的发展。研究人员将利用第一性原理计算和实验,继续提高PCFC的性能。若能可逆使用,PCFC将对难以脱碳的行业产生巨大影响,如铁冶金、合成氨生产和重型运输。”

关键词: 香港科技大学 铁基正极 质子陶瓷燃料电池 燃料电池

相关阅读

推荐阅读

世界看点:香港科技大学开发新型铁基正极材料 以实现质子陶瓷燃料电池的创纪录性能

世界看点:香港科技大学开发新型铁基正极材料 以

香港科技大学开发新型铁基正极材料以实现质子陶瓷燃料电池的创纪录性能实验表明,D-BFZ具有卓越的电化学活性,能与氧发生反应,达到较高的峰值更多

2022-11-21 16:35:56
世界热点评!更换MQB Evo平台 全新大众Tiguan谍照曝光

世界热点评!更换MQB Evo平台 全新大众Tiguan谍照曝光

更换MQBEvo平台全新大众Tiguan谍照曝光日前,车质网从海外媒体获悉了一组全新大众Tiguan的谍照图片。新车为第三代车型,将采用全新的设计风格,并更多

2022-11-21 16:35:42
焦点快报!LG Display推出“隐形”汽车扬声器

焦点快报!LG Display推出“隐形”汽车扬声器

LGDisplay推出“隐形”汽车扬声器盖世汽车新据外媒报道,韩国显示技术公司LGDisplay宣布开发出薄型执行器声音解决方案(ThinActuatorSou更多

2022-11-21 16:44:35
焦点速讯:预售19.98万元 睿蓝9纯电中型SUV实车曝光

焦点速讯:预售19.98万元 睿蓝9纯电中型SUV实车曝光

预售19 98万元睿蓝9纯电中型SUV实车曝光日前,我们从相关渠道获悉,睿蓝9纯电中型SUV实车曝光。新车将提供6座和7座版两种配置可选,搭载最大功率为更多

2022-11-21 15:35:46
每日播报!美国计划2040年起实现重型汽车零排放

每日播报!美国计划2040年起实现重型汽车零排放

美国计划2040年起实现重型汽车零排放盖世汽车讯据外媒报道,11月17日,美国能源部长JenniferGranholm在埃及举行的COP27气候峰会上同意,美国更多

2022-11-21 15:31:13
天天即时:全新雷克萨斯RX海外上市 售33.6-45.5万元

天天即时:全新雷克萨斯RX海外上市 售33.6-45.5万元

全新雷克萨斯RX海外上市售33 6-45 5万元日前,车质网从相关渠道获悉,全新雷克萨斯RX在日本市场正式上市,新车推出包含RX350、RX450h+、RX500h在内更多

2022-11-21 15:32:25
Syntiant与Eatron合作电池管理系统 可降低电池成本/加快上市

Syntiant与Eatron合作电池管理系统 可降低电池成

Syntiant与Eatron合作电池管理系统可降低电池成本 加快上市盖世汽车讯据外媒报道,当地时间11月17日,Syntiant公司宣布与EatronTechnologies公更多

2022-11-21 15:33:36
天天热推荐:预售9.99万元起 长安欧尚X5 PLUS开启预售

天天热推荐:预售9.99万元起 长安欧尚X5 PLUS开启预售

预售9 99万元起长安欧尚X5PLUS开启预售日前,长安欧尚官方宣布旗下欧尚X5PLUS正式开启预售。新车定位为紧凑型SUV,主打运动化的设计风格,动力部更多

2022-11-21 15:30:21
+ 点击查看更多精彩
字节跳动计划投资“大量资金”开发VR领域
    据 Protocol 报道,字节跳动正在认真考虑进入虚拟现实(VR)领域...
任天堂Switch曝光:合作伙伴招聘新游戏机开发工程师
    据外媒报道称,任天堂即将推新一代Switch,其中一个最有力的证据...
途牛发布纳斯达克股价不合规通知函
    4月18日,在途牛收到纳斯达克股价不合规通知函后,途牛方面发布声...
一加新机现身:搭载天玑8100处理器,主打快充和游戏
    今天,一款型号显示为PGKM10的一加新机现身GeekBench,这款新机搭...
紫光国微:预计2022年第一季度净利润同比增长69.9%
    紫光国微发布公告称,预计2022年第一季度归属于上市公司股东的净...
斯坦福大学建造小型太阳能电池板原型
    日前,斯坦福大学的研究人员已经建造了一个小型太阳能电池板原型...
    资讯播报