碱性燃料动力电池效率成功翻倍

日前，中国国立清华大学，陈灿尧教授开发出一种利用超声波在金属表面上形成微小凹槽的方法，与原子级铂催化剂结合使用，使碱性燃料电池的效率提高了一倍。

据称，这种原子级催化剂将氧还原（阴极反应）电流强度提高了十倍，连续运行八个月没有降解，同时使生产成本降低了90％，燃料电池寿命约为两到三年。

目前这项研究已在2月出版的《自然通讯》杂志上发表并被选为能源材料的重点论文。陈灿尧表示，目前其团队正在进行催化剂量子尺寸相关性研究，以使电池更便宜、高效。

探索原子尺度的边界

燃料电池是将化学能转换成电能的发电装置。AFC比酸性电池更安全、有效，因此广泛用于航天器和卫星。催化剂则是燃料电池性能的关键组成部分。

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陈灿尧表示，影响催化剂效率的因素很多，特别是尺寸。在相同体积下，催化剂颗粒越小，表面积越大，性能越高。但是，如果颗粒太小，它们就会变得不稳定并迅速失去效率。因此，需要找到一种减小尺寸和增加稳定性的方法。

灵感来自对咖啡苏打的热爱

陈灿尧表示，咖啡苏打给了他新的研究策略。2016年，在与咖啡店老板聊天时，他发现根据咖啡和苏打水倒入玻璃杯的顺序，泡沫的甜度、味道和数量非常不同。

于是，他让研究助理颠倒了晶体生长的顺序。与传统方法不同的是，他们每10秒添加新材料，并在短短几秒钟内停止反应，这就产生了Pt三聚体催化剂。

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最初，陈灿尧的学生对他的非正统方法有些怀疑。但随着数百次失败，他们最终使Pt三聚体催化剂保持了稳定，同时保持AFCs的高活性。陈灿尧称，他的原子催化剂中铂的用量仅为1％，并且质量流密度增加了30倍，而普通商业催化剂用量为35％。