新型鉬摻雜鎳催化劑促進(jìn)汽油等燃料在固體氧化物燃料電池中的使用

由華盛頓州立大學(xué)(WSU)團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種獨(dú)特且廉價(jià)的納米顆粒催化劑，可使固體氧化物燃料電池(SOFC)將液體燃料(例如汽油)轉(zhuǎn)化為電能，而不會(huì)終止電化學(xué)過(guò)程。該研究成果發(fā)表在《Applied Catalysis B：Environmental》雜志上。除了WSU的研究人員外，該團(tuán)隊(duì)還包括來(lái)自馬薩諸塞大學(xué)、石溪大學(xué)、布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院以及太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員。該研究成果有助于提高汽油動(dòng)力車(chē)的效率，減少二氧化碳排放量。

燃料電池提供了一種將燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的清潔而高效的途徑。由于燃料電池是通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)運(yùn)行，而不是靠活塞的機(jī)械工作運(yùn)行，所以燃料電池比汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)更高效。當(dāng)用氫氣作燃料時(shí)，唯一產(chǎn)生的廢物是水。盡管氫燃料電池技術(shù)前景廣闊，但是將高壓氫氣存儲(chǔ)在燃料箱中仍然存在巨大的經(jīng)濟(jì)和安全挑戰(zhàn)。在美國(guó)，氫氣基礎(chǔ)設(shè)施很少，該技術(shù)的市場(chǎng)滲透率很低。

與純氫燃料電池不同，成熟的SOFC技術(shù)可以使用多種液體燃料運(yùn)行，例如汽油、柴油，甚至是生物柴油，并且在催化劑中不需要使用貴金屬。以汽油SOFC為動(dòng)力的汽車(chē)可以使用現(xiàn)有的加油站。但是，以汽油為燃料的燃料電池容易在電池內(nèi)產(chǎn)生積炭，使轉(zhuǎn)化反應(yīng)停止。液體燃料中常見(jiàn)的其他化學(xué)物質(zhì)(例如硫)也會(huì)終止反應(yīng)并使燃料電池失活。

WSU團(tuán)隊(duì)在其SOFC燃料電池中使用一種由鎳制成的廉價(jià)催化劑，在其中加入鉬的納米顆粒。對(duì)摻鉬催化劑進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果顯示，燃料電池能夠連續(xù)運(yùn)行 24 h，而普通的鎳基催化劑在 1 h 內(nèi)就會(huì)失效。該系統(tǒng)可抵抗積炭和硫中毒。

這項(xiàng)工作是由美國(guó)海軍研究辦公室與華盛頓的地球富含材料部署與研究聯(lián)合中心(JCDREAM)共同資助的。