标题：燃料电池用新型催化剂
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一本专门介绍镍及其应用的杂志 |
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照片所示的这类纳米金属粉末可用作蓄电池和燃料电池的催化剂，性能和成本是此项应用的关键。 |
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Nearly 40% of the total cost of a fule cell can be attributed to catalysts. |
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金属蒸汽在如图所示的真空腔内用惰性气体冷却生成纳米级粉末。 |
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副标题：镍-钴被认为是铂催化剂的低成本替代品
By Virginia Heffernan
镍杂志，2005年11 -- 催化剂的价格成为开发价格能被接受的燃料电池的主要障碍之一。所以只要有人能设计出较廉价的催化剂，他就称得上对替代能源技术的商业化做出了重要贡献。
一家处于领先地位的金属纳米粉末制造商加利福尼亚匡图莫斯费尔（QuantumSphere）公司宣称，该公司开发出一种镍-钴纳米材料，它能部分或全部取代各种蓄电池和燃料电池所用的铂催化剂。
铂当前的价格大约为散装每克75美元，是匡图莫斯费尔（QuantumSphere）公司产的镍-钴合金价格的5倍，后者的价格约为每克15美元。因此匡图莫斯费尔（QuantumSphere）公司称，电池和燃料电池制造商若在催化剂中采用新的纳米材料代替铂，其制造成本会降低50%。
匡图莫斯费尔（QuantumSphere）公司最近已通过美国一家电池和燃料电池咨询公司多普斯太恩（DoppStein）企业公司使其研发成果独立合法化。
使用镍-钴纳米材料确实需要在性能方面做出牺牲。例如，多普斯太恩（DoppStein）公司发现，如果阴极上全部的铂（7.7mg/cm2）被镍-钴取代，成本将降低90%。而性能与纯铂相比降低27%。若取代一半，则成本降低43%，而性能只将低10%。
“装置总成本中几乎40%为系统中催化剂的成本，装置的商业化的成本高得惊人”，该公司燃料电池研究部主任金布里-麦克格拉特博士这样说，“如果把因使用这种专利合金而带来的成本节约和性能上少量的降低结合起来看，得到的利益还是巨大的。”
匡图莫斯费尔（QuantumSphere）公司正在跟踪一系列优化实验的初步成果，这些试验旨在巧妙处理这种合金使之达到或超过铂催化阴极的活性。当前的合金组成是约80%镍和20%钴，合金组成可根据进一步试验和用户的需要而变化。
匡图莫斯费尔（QuantumSphere）公司总裁凯文-马洛尼说，一位资深的电池顾问，为了寻找较廉价的替代品代替电池催化剂中的铂而找到我们，之后公司便开始了镍-钴纳米材料的研发工作。
他说：“推动我们研发工作的是那些来找我们的大公司，他们向我们透露他们所遇到的挑战以及希望我们提供的解决方案。”
制造镍-钴纳米材料所需的技术----气相冷凝，已有约30年的历史，但通过修改工艺来控制颗粒尺寸和颗粒上的氧化物壳厚度，匡图莫斯费尔（QuantumSphere）公司的科学家们做到了过去看起来不可能实现的：所需颗粒尺寸的均匀分布。
这项突破使匡图莫斯费尔（QuantumSphere）公司能够开发出一条生产规模能满足需求的全自动化生产线。生产能力已由每天几克增加到每天几磅，或每年数千磅。
气相冷凝在真空腔内发生，在真空腔内金属丝在高温下熔化。随着金属蒸发，蒸汽被惰性气体冷却并冷凝成金属液滴。通过调节真空腔内的压力、温度和气体流量，可以改变金属颗粒的特性。
所生成的镍-钴纳米材料表面积与颗粒尺寸之比是如此之高，以至于实际上原子的每个颗粒都可以反应。
“科学家们已经真的创造出新的纳米水平的周期表，” 马洛尼说，“这些材料的活性增大很多；在微米水平得不到这种性能。”
Virginia Heffernan is a Toronto-based science writer.
照片来源: QuantumSphere Inc.
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Kevin Maloney |
