蓋世汽車訊 據外媒報道，伊利諾伊大學芝加哥分校（University of Illinois Chicago，UIC）的工程師團隊開發出一種新材料，一種由鉭-鈦氧化物納米顆粒組成的添加劑，可清除和滅活自由基，從而使燃料電池系統比目前的大多數電動汽車電池系統更具優勢。

圖片來源：伊利諾伊大學芝加哥分校

與鋰電池相比，燃料電池技術依靠催化劑驅動的化學反應來產生能量。鋰電池一次充電通常可以實現100-300英里的續航里程，容易受到高昂的陰極材料和制造成本的影響，并且需要幾個小時才能充滿電。而燃料電池系統使用的材料是氧氣和氫氣等豐富的元素，且充電5分鐘就可完成并行駛400多英里。但燃料電池系統的動力催化劑采用的是昂貴（如鉑）或降解太快的材料，無法實現應用。

隨著新添加劑材料的開發，科學家們可以使廉價的鐵-氮-碳燃料電池催化劑更耐用。當添加到化學反應中時，添加劑材料可以保護燃料電池系統免受副產品影響，其中兩種最具腐蝕性的副產品是不穩定的粒子，如原子、分子或稱為自由基的離子，以及過氧化氫。

UIC工程學院機械與工業工程教授Reza Shahbazian-Yassar及其同事使用先進的成像技術來研究與新材料的反應。原子結構的高分辨率成像使科學家能夠定義添加劑工作所需的結構參數。

該研究的共同通訊作者Shahbazian-Yassar表示：“在實驗室中，我們能夠使用電子顯微鏡在各種使用條件下捕獲材料的高度詳細的原子分辨率圖像。通過我們的結構研究，我們可以了解添加劑的原子結構變化，并確定清除劑納米粒子的大小和尺寸，以及鉭和二氧化鈦的比例。因此科研人員可以理解添加劑所需的固溶體合金的正確狀態，以保護燃料電池免受腐蝕和降解。”

實驗表明需要鉭和氧化鈦的固溶體，并且納米顆粒應該在5納米左右，其中鉭與氧化鈦的比例為6：4。Shahbazian-Yassar表示：“該比例是納米顆粒材料清除自由基特性的關鍵，而固態溶液有助于維持環境結構。”

實驗表明，當清除劑納米顆粒材料被添加到燃料電池系統的反應中時，過氧化氫的產率被抑制在2%以下，降低了51%，并且燃料電池的電流密度衰減從33%降低到3%。

Shahbazian-Yassar表示：“燃料電池具有更高的續航里程、快速充電能力、更輕的重量和更小的體積，或可替代鋰電池，但需要找到更經濟的方法來分離和儲存氫氣。而此次開發的新材料可以進一步推動燃料電池汽車和其他燃料電池技術落地。”

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