为了使燃料电池驱动的重型氢气车辆成为传统内燃机车辆的可行替代方案，我们需要更高效、更耐用的燃料电池。瑞典查尔默斯技术大学的研究人员创造了一种突破性技术，以检查和理解燃料电池中不同组件如何随着时间的推移而退化。这一发展是提升燃料电池性能和增强其商业可行性的重大进展。
氢气对于重型车辆来说是一个越来越有吸引力的燃料选择。运行氢气的车辆只产生水蒸气作为废气，如果氢气是使用可再生资源生成的，则没有二氧化碳排放。与依赖电池的电动车不同，氢气车辆不会对电力网施加负担，因为氢气可以在电价低时生产和储存。某些氢气车辆采用了名为燃料电池的技术进行推进。然而，氢燃料电池车辆的实用性受到其相对有限的使用寿命的制约，这主要是由于随着时间的推移，电极和膜等组件的磨损。最近的研究针对这一挑战。
查尔默斯技术大学的研究人员设计了一种新方法，通过监测燃料电池运行时的特定粒子来研究老化对燃料电池的影响。研究小组定期拆解整个燃料电池，以研究其退化情况。他们采用先进的电子显微镜技术观察阴极电极在不同使用周期内特定区域的退化情况。之前的研究集中于“半电池”，这些仅代表燃料电池的一部分，且在与实际燃料电池相比的显著不同的条件下进行研究。
通过新的实验方法获得更深入的见解
项目负责人、查尔默斯物理系副教授比约恩·维克曼指出：“之前认为，燃料电池的性能会由于我们所采用的拆解和分析过程而下降，但令人惊讶的是，这一假设是错误的。”
研究人员成功检查了燃料电池中材料在微观和纳米级别上的降解情况，准确确定降解发生的时间和地点。这一见解对于开发使用寿命更长的新燃料电池至关重要。
查尔默斯的博士生林内亚·斯特兰德贝里解释道：“从只在使用后评估燃料电池老化转变为在其运行阶段观察是革命性的。通过关注特定区域中的单个粒子，我们对降解过程有了更清晰的理解。这种深入的知识对于创造新的燃料电池材料或调整其操作控制非常重要。”
新技术带来更耐用的燃料电池
美国能源部（DOE）强调，延长燃料电池使用寿命是使氢气车辆商业成功的最关键目标之一。行业标准规定，一辆卡车在其生命周期内应行驶20,000到30,000小时，而当前的氢燃料电池卡车无法达到这一标准。
比约恩·维克曼表示：“我们现在已经建立了开发更高级燃料电池的基础。我们对燃料电池内部过程及其在整个生命周期中的时效性的深入理解，将使我们能够设计和测试旨在延长燃料电池使用寿命的新材料。”
燃料电池的工作原理：关键事实
燃料电池的核心由三个活跃层组成，包括两个电极——阳极和阴极——由一个导离子膜分隔。每个电池生成约1伏特的电力。催化剂材料存在于电极中，其中氢气和氧气被引入。这一电化学反应产生清洁水和电力，可以被用于为车辆提供动力。
研究团队详情：
负责这一创新方法的查尔默斯研究团队包括博士生林内亚·斯特兰德贝里、副教授比约恩·维克曼、前博士后维克托·肖亨，以及来自化学与化学工程系的教授马格努斯·斯科格伦德。
该项目获得瑞典战略研究基金会和瑞典研究委员会的财政支持，并在查尔默斯技术大学的催化能力中心进行，得到瑞典能源局及包括约翰逊·马休、佩斯托普、动力电池、普瑞姆、斯堪尼亚CV、优美科和沃尔沃集团等成员公司的资助。
先进的扫描和透射电子显微镜技术在查尔默斯材料分析实验室（CMAL）进行。
