Para camiones y vehículos pesados que viajan largas distancias, con carga de tiempo, las baterías a menudo disminuyen. Las celdas de combustible de hidrógeno, que se pueden reflejar rápidamente como la gasolina tradicional, ofrecen una alternativa limpia y más efectiva.
Ahora, los investigadores de la UCLA han hecho un gran avance que puede extender drásticamente la vida de estas celdas de combustible, lo que puede convertirlos en una fuente de energía limpia que puede ayudar a traer camiones sostenibles de larga distancia cerca de la realidad.
El equipo de investigación, dirigido por Yu Huang, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la UCLA Samuel School of Engineering, ha desarrollado un nuevo diseño de catalizador que es capaz de avanzar en la vida catalista de celdas de combustible pronósticas durante 200,000 horas, que es el Departamento de Energía de los Estados Unidos para 2050 para 2050. Publicado. Nature Nano Technology, En esta investigación, los vehículos de servicio pesado tienen un paso importante hacia la adopción de tecnología de pilas de combustible ampliamente, como los remolques de tractores de rango largo.
Aunque los camiones de servicio mediano y pesado son solo el 5 % de los vehículos en la carretera, son responsables de una cuarta parte de las emisiones de automóviles de invernadero. Esto hace que las aplicaciones de servicio pesado sean un punto de entrada ideal para la tecnología de celdas de combustible de membrana electrolítica de polímeros.
Dado que las celdas de combustible son significativamente más ligeras que las baterías, necesitan menos energía para mover vehículos. Con la potencia de salida esperada de 1.08 vatios por centímetro cuadrado, las nuevas celdas de combustible catalistas pueden funcionar como baterías tradicionales, que pesan ocho veces. Esta diferencia es especialmente relevante para los vehículos de servicio pesado, que no solo tienen suficiente carga sino que son mucho más pesadas que los vehículos estándar. Además, la construcción de la infraestructura nacional de recarga de hidrógeno requerirá una menor inversión del establecimiento de una red de carga de vehículos eléctricos en todo el país.
Las celdas de combustible funcionan convirtiendo la energía química en hidrógeno en electricidad, solo emitiendo vapor de agua como productos. Los ha convertido en una solución prometedora para el transporte limpio. Sin embargo, una reacción química lenta a la conversión de energía ha sido un desafío, lo que requiere un catalizador para lograr un ritmo práctico.
Aunque los catals del elástico del platino han proporcionado históricamente altas reacciones químicas, los elementos alimenticios se eliminan con el tiempo y reducen el rendimiento clínico. Los vehículos de servicio pesado se aceleran aún más por las bicicletas de voltaje necesarias para la electricidad.
Para hacer frente a este desafío, el equipo de UCLA ha diseñado una arquitectura catalista sostenible con un diseño novedoso que protege al platino del acoso, que se observa comúnmente en el sistema egipcio.
Los investigadores comenzaron las nano partículas de platino ultra finador en bolsas de grafina protectores. La grafina es el material delgado conocido que consiste en una capa de átomos de carbono compuesto en el loto de Hanacomb de dos dimensiones. A pesar de su delgado nuclear, es increíblemente fuerte, liviano y extremadamente viable. Luego, las nano partículas ligadas a grafina se colocaron en el nido dentro de la estructura insegura del Black Catzin, que es un material de carbono en polvo. Esta “partes de las partículas” proporciona estabilidad a largo plazo, mientras que el rendimiento eficiente de la celda de combustible preserva la actividad catalica esencial esencial.
“El sistema de celdas de combustible de servicio pesado debería hacer frente a las estrictas condiciones de funcionamiento a largo plazo, lo que hace que la estabilidad sea un desafío importante”, dijo Huang, quien posee el UCLA Samville en Triggot y Dorrotia Fredericking Finwood Chair. “Nuestro catalista de platino puro, que se mejora con la estrategia de protección basada en grafina, controla las deficiencias del compuesto de platino tradicional, lo que impide las conferencias de los elementos alimenticios. Esta innovación asegura que la aplicación sea fuerte y más fuerte.
El nuevo catalista mostró menos del 1.1 % de la pérdida de energía después de una prueba de tensión aguda que contiene 90,000 ciclos de voltaje de onda cuadrada, que está diseñada para producir copias de conducción del mundo real, donde generalmente el 10 % de pérdida también se considera excelente. Estos altos resultados superan las 200,000 horas en la vida útil de la vida útil de la celda de combustible, que es mucho más alto que el objetivo del DOE de 30,000 horas para el sistema de celdas de combustible de membrana de protón pesado.
Al resolver con éxito los desafíos duales de la actividad clínica y la estabilidad, los investigadores de la UCLA prometen adoptar un diseño moderno de vehículos de servicio pesado impulsados por hidrógeno.
Los resultados de este equipo se basan en su éxito inicial en la producción de catalistas de celdas de combustible para vehículos de servicio ligero, que mostró 15,000 horas de objetivo de 8,000 horas de edad casi se duplicó.
Los principales autores del nuevo estudio son UCLAPHD. Huang aconsejó a ambos graduados Zyan Liu y Bosi Peng, cuyo grupo de investigación se especializa en la producción de bloques de construcción nanósicos para materiales complejos, como los catalistas de celdas de combustible. Zhoufing Duan, profesor de química y bioquímica en la UCLA, y Zhuking Pan, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en UC Arvian, también son autor. Huang y Duan son miembros del California Nano System Institute en la UCLA.
Otros autores en este artículo son UCLA de UCLA, Yu Han “Joseph” Tasai y O Zhang, así como Mengji So, Vanji Zhang, Zingxo Yan y Le Zing de UC Arvin.
El grupo de desarrollo de tecnología de la UCLA ha presentado una patente sobre esta tecnología.
