尽管人人对零排放车辆的兴味日益增长，氢燃料电板车辆(HFCVs)在说念路上的普及仍然相对较少。HFCVs的排放仅为水蒸气，要是氢气是通过可再活泼力坐褥的，则弥漫不产生二氧化碳排放。与电板电动汽车不同，HFCVs不需要给电网带来背负，因为氢气不错在电价低廉时坐褥和储存。

可是，几项挑战碎裂了这些车辆的世俗增长。其中之一是燃料电板的耐用性不及。事实评释注解，氢燃料电板卡车必须简略承受20,000至30,000小时的行驶时分，而这是行业尚未跟上的。

氢燃料电板奈何衰败：一个谜

燃料电板通过氢气和氧气之间的化学响应产生电力，但跟着时分的推移，参与此响应的材料——异常是时时由铂(Pt)制成的催化剂——可能会退化。这种退化导致为止和功率输出逐步下落，从而减少燃料电板的合座使用寿命。

查尔默斯科技大学的辩论东说念主员在领路燃料电板老化方面设立了一种新措施，通过在使用历程中追踪燃料电板中的特定粒子来辩论影响燃料电板老化的身分。

“咱们过去只心思燃料电板使用后的老化情况，当前咱们简略看到中间阶段，”查尔默斯的博士生林尼亚·斯特兰德伯格(Linnéa Strandberg)说说念。

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文件标明，燃料电板在启动/关闭(SUSD)事件时间的退化很是显耀，此时燃料电板资格快速的电压变化，时时跨越1.0 V，这会创造一个加快碳撑执腐蚀的环境。这个碳撑执是电板响应催化剂层的蹙迫构成部分。可是，在SUSD要求下，高电压会导致碳氧化为二氧化碳。这种氧化导致碳撑执逐步侵蚀，导致其体积减少并结构变弱。跟着碳撑执的退化，催化剂层运转出现裂纹，造成蔓延至阴极催化剂层的漏洞。查尔默斯的辩论东说念主员持续使用了相易位置扫描电子显微镜(IL-SEM)和相易位置透射电子显微镜(IL-TEM)，以追踪催化剂层相易区域随时分的变化。

跟着SUSD轮回的进行，燃料电板的催化剂层(CCL)出现裂纹

辩论东说念主员简略不雅察到催化剂层中裂纹的造成和滋长，这些裂纹披露了底层膜，并导致催化剂片断的零落。这些裂纹披露了阴极催化剂层(CCL)下的膜，导致分层表象，其中CCL的部分从膜上脱离，进一步毁伤了结构好意思满性(见图1和图2)。在纳米圭臬上，IL-TEM揭示了碳撑执的退化导致铂纳米颗粒的持续。首先，铂纳米颗粒具有小而均匀的尺寸，燃料电板运转使用时的平均直径约为3.4纳米。但跟着碳撑执的侵蚀和缩小，铂颗粒被动靠得更近。因此，铂颗粒团聚造成更大的颗粒。

图1

到燃料电板使用寿命结束时(EOL)，这些铂纳米颗粒的平均尺寸显耀加多，达到约5.2纳米直径。此外，一些铂颗粒的直径致使跨越20纳米。这种滋长是一个问题，因为催化剂的灵验性依赖于铂颗粒的名义积;较小的颗粒相关于其体积具有更高的名义积，提供了更多的氧复原响应的活性位点，这是燃料电板运行的关节。辩论东说念主员简略细目并关联电化学活性名义积(ECSA)从运转使用(BOL)到结束使用(EOL)下落约65%。ECSA的减少导致燃料电板的催化活性下落，从而缩短合座性能和为止。

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图2

辩论东说念主员还将这些结构变化与电化学数据相关联，刺眼到高频电阻(HFR)加多和燃料电板性能下落。HFR是测量燃料电板里面电阻的场所，在轮回历程中显耀加多。从首先的37 mΩ·cm²，经过500个轮回后加多到45–50 mΩ·cm²，EOL时进一步飞腾到80–150 mΩ·cm²。

“咱们当前为设立更好的燃料电板打下了基础，”查尔默斯物理系副教师比约恩·维克曼(Björn Wickman)说。“当前咱们对燃料电板里面发生的历程以及这些历程在燃料电板使用寿掷中的发生时分有了更多了解。改日，这种措施将用于设立和辩论不错延长燃料电板使用寿命的新材料。”

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为了使氢燃料电板成为内燃机的实质替代决策，尤其是在交易和工业限制，其耐用性必须提高。这关于HFCVs的最终增长至关蹙迫，HFCVs在某些方面致使优于电动汽车(EVs)。

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