I en studie att publicera i Natur den 31 januari, forskare vid University of Science and Technology of China (USTC) rapporterar framsteg i utvecklingen av vätebränsleceller som kan öka dess användning i fordon, speciellt i extrema temperaturer som kalla vintrar.

Vätgas anses vara en av de mest lovande rena energikällorna i framtiden. Vätgasbränsleceller har hög energiomvandlingseffektivitet och nollutsläpp. Men utvecklingen av vätebränsleceller står inför många utmaningar, inklusive frågan om kolmonoxid (CO) skador på bränslecellselektroderna.

För närvarande, väte härrör huvudsakligen från processer som ångreformering av kolväten, som metanol och naturgas, och vattengasförskjutningsreaktion. Det resulterande vätet innehåller vanligtvis 0,5 procent till 2 procent av spår av CO. Som "hjärtat" i vätebränslecellsfordon, bränslecellselektroder är lätt förorenade av CO-gasföroreningar, vilket resulterar i minskad batteriprestanda och förkortad livslängd, vilket allvarligt hämmar användningen av bränsleceller i fordon.

Tidigare forskning har identifierat en metod som kallas preferentiell oxidation (PROX) som ett lovande sätt att ta bort spårmängder av CO från väte genom att använda katalysatorer. Dock, befintliga PROX-katalysatorer kan endast fungera i höga temperaturer (över rumstemperatur) och inom ett smalt temperaturintervall, hindrar praktiska tillämpningar som bränslecellsfordon, som måste vara pålitlig även under vintermånaderna.

Nu, ett USTC-team ledd av Junling Lu, professor vid Hefei National Laboratory for Physical Sciences at the Microscale, har designat en ny struktur av atomärt dispergerad järnhydroxid på platinananopartiklar för att rena vätebränsle över ett brett temperaturområde på 198 till 380 grader Kelvin. De fann också att materialet gav skydd för bränsleceller mot CO-förgiftning under både frekventa kallstarter och kontinuerlig drift i extremt kalla temperaturer.

"Dessa fynd kan avsevärt påskynda ankomsten av vätebränslecellsbilens era, "sa professor Lu." Vårt slutliga mål är att utveckla en kostnadseffektiv katalysator med hög aktivitet och selektivitet som ger kontinuerligt ombord bränslecellsskydd och som möjliggör fullständigt och 100 procent selektivt CO-avlägsnande i en bränslecell som kan användas för bredare syften."

En domare i artikeln kommenterade:"När man jämför med andra katalysatorsystem som rapporterats i litteraturen, denna omvända enatomskatalysator verkar vara den bästa när det gäller aktivitet, selektivitet, och stabilitet i CO2-innehållande strömmar."