清道夫纳米颗粒可以推进燃料电池技术

燃料电池技术依靠催化剂驱动的化学反应来产生能量。锂电池一次充电通常可以行驶100-300英里，但也容易受到阴极材料和制造成本高的影响，并且需要几个小时的充电时间。

另外，燃料电池系统利用丰富的元素，如氧和氢，一次充电可以在五分钟内完成400多英里。用于为它们的反应提供动力的催化剂要么是由过于昂贵(例如铂)的材料制成的，要么是降解得太快而不实用的。

据报道，美国科学家现在已经开发出一种添加剂材料，可以制造出更耐用、更便宜的铁氮碳燃料电池催化剂。

当添加到化学反应中时，研究人员表示，添加剂材料可以保护燃料电池系统免受两种最具腐蚀性的副产品的影响:原子、分子或自由基等不稳定颗粒和过氧化氢。

报道自然能源在美国，该团队的工作包括使用先进的成像技术来研究与这种材料的反应，这种材料是一种由氧化钛纳米颗粒组成的添加剂，可以清除和抑制自由基。原子结构的高分辨率成像使科学家能够确定添加剂工作所需的结构参数。

UIC工程学院机械与工业工程教授Reza Shahbazian-Yassar说:“在我们的实验室里，我们能够使用电子显微镜捕捉各种使用条件下材料的非常详细的原子分辨率图像。”

“通过我们的结构调查，我们了解了添加剂的原子结构发生了什么，并能够确定清除剂纳米颗粒的大小和尺寸，以及钽和氧化钛的比例。这让我们了解了添加剂所需的固溶体合金的正确状态，以保护燃料电池免受腐蚀和降解。”

实验表明，需要钽和氧化钛的固溶体，并且纳米颗粒应该在5纳米左右。他们还发现，钽和氧化钛的比例需要达到6:4。Shahbazian-Yassar说，这个比例是纳米颗粒材料清除自由基特性的关键，而固态溶液有助于维持环境的结构。

研究人员证实，当这种清除剂纳米颗粒材料被加入到燃料电池系统的反应中时，过氧化氢的产率被抑制到不到2%——减少了51%——燃料电池的电流密度衰减从33%减少到只有3%。