氢燃料：促进燃料电池汽车创新的新路径

来自 实验室仪器网

氢作为燃料替代品，正越来越受到重型车辆的青睐。氢动力汽车的唯一排放是水蒸气，有助于减少空气污染。与电池电动汽车相比，利用可再生能源（如风能和太阳能）生产氢气，助力实现碳中和目标。氢气加注时间通常仅需几分钟，远快于电动车的充电时间。氢燃料电池汽车通常提供比电池电动汽车更长的续航里程，适合长途运输。可在电价较低时生产和储存，避免高峰用电对电网的压力。

氢气的能量密度高，相同体积能存储更多能量，提升动力效率。除了汽车，氢燃料还可广泛应用于重型运输、航运和工业等领域。然而，氢燃料电池的使用寿命相对较短，因为其组件（如电极和膜）会随着时间的推移而退化。最近的研究正致力于解决这一问题。

查尔姆斯理工大学的研究人员开发出一种新方法，通过追踪燃料电池在使用过程中的特定粒子来研究影响燃料电池老化的因素。研究小组定期拆开燃料电池，研究了整个燃料电池。然后，他们使用先进的电子显微镜，跟踪阴极电极在使用周期中特定区域的退化情况。之前的研究是在所谓的半电池上进行的，这种电池与燃料电池的一半相似（但不完全相同），并且在与真实燃料电池有很大不同的情况下进行。

之前人们假设，燃料电池的性能会受到我们拆解和研究的方式的影响，但结果证明这种假设并不正确，这令人惊讶，”这项研究的负责人、查尔姆斯大学物理系副教授Björn Wickman说。

查尔姆斯大学的研究人员已经能够探索燃料电池材料在纳米和微米层面上的降解情况，并准确确定降解发生的时间和地点。这为开发使用寿命更长的新型改良燃料电池提供了宝贵的信息。

查尔姆斯大学的博士生 Linnéa Strandberg 表示：“以前我们只关注燃料电池在使用后如何老化，现在我们能够看到中间阶段。能够在特定区域内跟踪单个选定的粒子，让我们能够更好地了解降解过程。更好地了解这些粒子是设计燃料电池新材料或调整燃料电池控制的重要一步。”

美国能源部(DOE)指出，提高燃料电池的使用寿命是燃料电池氢动力汽车实现商业成功之前需要实现的最重要的目标之一。业内人士表示，一辆卡车需要能够承受20,000至30,000小时的使用寿命，而目前燃料电池氢动力卡车还无法实现这一目标。

“我们现在已经为开发更好的燃料电池奠定了基础。现在我们对燃料电池中发生的过程以及它们在燃料电池寿命的哪个阶段发生有了更多的了解。未来，该方法将用于开发和研究可以延长燃料电池寿命的新材料，”BjörnWickman说道

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