超薄燃料電池技術突破!成本大降、更環保
科技
06-05
氫燃料電池技術雖然效率高且僅排放水蒸氣,但高昂成本始終是阻礙其普及的主因。挪威研究團隊近期取得重大突破,透過改良兩項關鍵元件,成功讓這項技術更具市場競爭力。
這項發表在《電化學學會期刊》的研究,特別針對燃料電池中的「質子交換膜」與「催化劑」進行改良。現行技術中,這兩項元件佔總成本高達41%,且分別存在環保隱憂與原料稀缺問題。
研究團隊成功將鉑催化劑用量減少62.5%,同時將含氟聚合物薄膜厚度從15微米降至10微米。令人驚豔的是,這款改良後的超薄燃料電池,效能幾乎與傳統版本相當,卻能大幅降低生產成本與環境衝擊。
主導研究的SINTEF科學家Patrick Fortin解釋:「我們找到材料用量與發電效率的最佳平衡點。透過重新排列鉑粒子結構,在維持足夠發電量的前提下,大幅減少貴金屬使用量。」鉑作為地球上最稀有的礦物之一,被歐盟列為關鍵原物料,這項突破對資源永續具有重要意義。
薄膜改良方面同樣成果斐然。研究顯示,當薄膜厚度低於15微米時,質子傳導效率主要取決於界面阻力而非厚度本身。這意味著薄膜可以做得更薄卻不影響性能,同時減少33%的PFAS(全氟烷基物質)使用量——這類含氟化合物已被歐盟認定為日益嚴重的化學風險。
Fortin強調:「這項技術若實現商業化,將使質子交換膜燃料電池等潔淨能源技術更經濟實惠且永續。特別在重型運輸、海事領域,甚至未來航空業減碳方面,都具有巨大應用潛力。」
研究團隊的計算顯示,新技術可望降低20%的薄膜成本,同時減少1/3的有害物質使用。這項突破不僅解決成本問題,更為全球永續發展目標做出實質貢獻。
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