探寻燃料电池和它的催化剂
转载 2014-04-11 08:35 青年时报 来源:青年时报问:你们团队取得的成果,是能媲美铂基催化剂的催化效果,成本又相对低廉的催化材料吗?
杨植博士:可以这样理解,但不完全正确。我们团队研究非贵金属催化剂已经有四五年了,目前的成果主要是用碳材料制备催化剂,由于是实验室少量制备,所以生产成本还不好准确计算。但我们相信日后如果大量制备,推向产业化,生产成本就能大大降低,因为碳本身并不昂贵。铂的话,不论工艺成本如何下降,它本身的原料成本就在那,下不来。这也是我们这个成果的一项优势。
问:除此之外,燃料电池还存在哪些需要解决的问题?
杨植博士:安全性是一个问题,比如氢气,它的储存是个难题,不过有不少科研人员正在研究,比如把它储存在固体中等;再比如甲醇,这种东西本身存在一定毒性。你可能会想为什么不用乙醇呢?因为这些化合物的分子式越复杂,反应机制也会相应地更为复杂,对催化剂的要求也就更高,而这对研发来说也是个挑战。
问:催化剂会不会损耗?
杨植博士:理论上来说,在理想情况下,催化剂的性能是不会变的,但实际情况并非如此,不然的话,铂基催化剂到时候还可以回收利用,比如打个戒指什么的,这是玩笑话。在实际应用中,铂基催化剂由于自身会流失、中毒等因素,催化效率会下降,比如一开始可能是99%,用过一段时间,催化效率就可能下降到50%,因此,它的使用寿命是有限的。从我们实验室做的试验比较显示,在碱性环境下,我们的催化剂比铂基催化剂的稳定性要好,也没有中途中毒的迹象。
问:催化剂还会导致中毒?
杨植博士:这个如果要解释清楚的话,会非常复杂而专业。简单解释的话,就是反应过程中的一些中间产物,覆盖在了催化剂上面,以至于催化剂的催化效率降低。
问:燃料电池未来能够替代其他电池吗?
杨植博士:其实各种类型的电池,都是为了满足不同的需求,我们也没法下结论哪个更好,只能说各有千秋吧。市面上各种类型的电池很多,比如我们熟知的锂电池,手机、电脑上用得很多。近年来,科研人员也一直在开发它的潜力。最近很火的特斯拉汽车,利用的动力就是锂电池,不过这个锂电池和我们平时见到的不一样,它的能量密度更高,而且汽车和手机、电脑不一样,需要瞬间的高能量释放,拿普通的锂电池,汽车可是跑不起来的。就我们目前的认识来说,燃料电池可能在使用功率上优于锂电池,因为它的能量和功密度更高,能释放更多的能量,而且如果催化剂的问题解决的话,以后这种利用燃料电池的汽车,补充能量会比利用锂电池的方便不少,就像现在的汽车去加汽油一样方便,省去了锂电池充电的时间。如果这种电池以后能应用到手机、电脑上的话,没有电了,不用苦苦等着充电,拿一瓶酒精之类的燃料补充进去,就能立马能量满格了。