金发姑娘的想法降低电动汽车燃料电池的成本

由于采用氢而不是汽油的燃料电池，2019年丰田Mirai电动汽车宣称零排放。但是Mirai几乎没有离开加利福尼亚，部分原因是当今的燃料电池电极由超贵的铂制成。

减少铂金也将削减成本，从而使更多的电动汽车进入市场。

一种新的方法借鉴了“金锁子”(Goldilocks)的想法-适量-来评估燃料电池电极需要多少金属。该技术利用金属表面上的力来确定理想的电极厚度。

普渡大学化学工程学教授杰弗里·格里利说：“恰恰是适当数量的金属将使燃料电池电极具有最佳性能。” “如果它们太厚或太薄，部署燃料电池的主要反应都不会起作用，因此这里有一个Goldilocks原理。”

这项研究将在2月22日的《科学》杂志上发表，是约翰霍普金斯大学，普渡大学和加州大学尔湾分校之间的一项共同努力。

研究人员在钯(一种与铂非常相似的金属)上测试了他们的理论。

格里利说：“我们实质上是在用力来调整构成电催化剂的薄金属板的性能，而电催化剂是燃料电池电极的一部分。” “最终目标是要在多种金属上测试这种方法。”

燃料电池通过所谓的氧还原反应将氢与一些氧气结合，转化为电能，然后由电催化剂开始。找到恰好合适的厚度会给电催化剂的表面施加压力，并增强电催化剂执行此反应的能力。

过去，研究人员曾尝试使用外力来扩张或压缩电催化剂的表面，但是这样做会使电催化剂的稳定性降低。

相反，Greeley的小组通过计算机模拟预测，可以操纵钯电催化剂表面的固有力以获得最佳性能。

根据模拟，五层厚，每层薄至一个原子的电催化剂足以优化性能。

普渡大学化学工程博士后研究员，本文的共同第一作者，共同通讯作者曾振华说：“不要战斗，要使用它们。” “这有点像建筑中的某些结构不需要外部梁或柱，因为拉力和压力是分布和平衡的。”

约翰·霍普金斯大学超王实验室的实验证实了模拟预测，发现该方法可将催化剂活性提高10至50倍，所用金属比目前燃料电池电极中使用的金属少90%。