拉斯维加斯著名贝拉吉奥喷泉旁发生枪击事件,2人死亡

  拉斯维加斯著名的贝拉吉奥喷泉附近发生枪击事件,两人死亡 根据警方的消息,一名与拉斯维加斯著名贝拉吉奥喷泉附近发生的致命枪击事件有关的嫌疑人已被逮捕。   41岁的曼努埃尔·鲁伊斯于6月9日自首,因涉嫌在著名喷泉前向两名受害者开枪而被拘留,拉斯维加斯大都会警察局(LVMPD)表示。…
技术突破性进展使燃料电池寿命延长至超过200,000小时,为清洁长途运输铺平道路

突破性进展使燃料电池寿命延长至超过200,000小时,为清洁长途运输铺平道路

研究人员开发了一种新的催化剂设计,能够将预计的燃料电池催化剂寿命延长至200,000小时。这项研究标志着燃料电池技术在重型车辆(如长途拖车)中的广泛应用向前迈出了重要一步。虽然铂合金催化剂在历史上提供了优越的化学反应,但合金元素随着时间的推移而流失,降低了催化性能。重型车辆所需的电压循环进一步加速了这种降解。为了应对这一挑战,研究团队设计了一种耐用的催化剂架构,采用新颖的设计保护铂免受合金系统中通常观察到的降解影响。

对于必须在长途旅行中不进行频繁、耗时的充电停止的卡车和重型车辆而言,电池往往不足以满足需求。氢燃料电池——可以像传统汽油一样快速加注——提供了一个更清洁、更高效的替代方案。

现在,加州大学洛杉矶分校(UCLA)的研究人员取得了突破,这可能显著延长这些燃料电池的使用寿命,使其成为更可行的清洁能源来源,帮助可持续的长途运输更接近现实。

由UCLA萨穆埃利工程学院的材料科学与工程教授黄宇(Yu Huang)主导,研究团队开发了一种新的催化剂设计,预计燃料电池催化剂的寿命可达到200,000小时,这几乎是美国能源部2050年目标的七倍。该研究发表在《自然纳米技术》(Nature Nanotechnology)上,标志着燃料电池技术在重型车辆(如长途拖车)中的广泛应用向前迈出了重要一步。

根据联邦估计,中重型卡车仅占道路车辆的约5%,却占到了近四分之一的温室气体汽车排放。这使得重型应用成为聚合物电解质膜燃料电池技术的理想切入点。

由于燃料电池显著比电池轻,因此它们需要更少的能量来驱动车辆。预计输出功率为每平方厘米1.08瓦的新催化剂燃料电池可以提供与常规电池相同的性能,而那些电池的重量可能高达其八倍。这种差异对于重型车辆尤其重要,因为这些车辆不仅运输大量货物,还往往比标准车辆重得多。此外,建立国家氢燃料补给基础设施的投资可能低于在全国范围内建立电动汽车充电网络的投资。

燃料电池通过将储存在氢气中的化学能转化为电力,仅以水蒸气作为副产品。由于这一点,它们成为更清洁运输的有希望的解决方案。然而,能量转化的慢化学反应一直是一个挑战,需要催化剂来实现可行的速度。

虽然铂合金催化剂在历史上提供了优越的化学反应,但合金元素随着时间的推移而流失,降低了催化性能。重型车辆所需的电压循环进一步加速了这种降解。

为了应对这一挑战,UCLA团队设计了一种耐用的催化剂架构,采用新颖的设计保护铂免受合金系统中通常观察到的降解影响。

研究人员首先将超细铂纳米颗粒嵌入保护性石墨烯口袋中。石墨烯由单层碳原子排列成二维蜂窝状晶格组成,是已知的最薄材料。尽管其原子厚度极薄,但十分强大、轻巧且导电性极高。这些被石墨烯包裹的纳米颗粒随后被嵌入多孔结构的Ketjenblack(碳粉末材料)中。这样的“粒子内的粒子”设计提供了长期稳定性,同时保留了高催化活性,这对高效的燃料电池性能至关重要。

“重型燃料电池系统必须承受严酷的操作条件和较长时间的使用,使得耐用性成为关键挑战,”黄教授表示,他在UCLA萨穆埃利担任特劳戈特和多萝西亚·弗雷德金(Traugott and Dorothea Frederking)讲座教授。“我们纯铂催化剂,借助基于石墨烯的保护策略,克服了传统铂合金的缺点,防止合金元素的流失。这一创新确保催化剂在长途应用的严苛条件下依然保持活性和稳健性。”

新催化剂在经过模拟多年实际驾驶的90,000个方波电压循环的加速应力测试后,功率损失小于1.1%,而通常在此情形下10%的损失就已被认为是优秀的。这些优异的结果预计燃料电池寿命超过200,000小时,远超美国能源部对重型质子交换膜燃料电池系统30,000小时的目标。

通过成功应对催化活性和耐用性的双重挑战,UCLA研究人员的创新催化剂设计为氢动力重型车辆的应用提供了巨大希望——这是减少排放和提高燃料效率的必要步骤,而这一领域在交通能源使用中占据了重大份额。

该团队的发现建立在其早期成功开发的一种轻型车辆燃料电池催化剂的基础上,该催化剂展示了15,000小时的使用寿命,几乎是美国能源部8,000小时目标的两倍。

新研究的主要作者是UCLA博士毕业生刘泽燕(Zeyan Liu)和彭博熙(Bosi Peng),两人均在黄教授的指导下进行研究,黄教授的研究小组专注于为复杂材料(如燃料电池催化剂)开发纳米尺度建筑块。UCLA化学与生物化学教授段晓峰(Xiaofeng Duan)和加州大学欧文分校材料科学与工程教授潘晓青(Xiaoqing Pan)也是本文的作者。黄和段都是UCLA加州纳米系统研究所的成员。

论文的其他作者包括UCLA的蔡玉汉(Yu-Han “Joseph” Tsai)和张傲(Ao Zhang),以及UC欧文分校的徐明杰(Mingjie Xu)、曾文杰(Wenjie Zang)、闫兴煦(XingXu Yan)和李星(Li Xing)。

UCLA的技术开发小组已申请了该技术的专利。