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停止新闻发布:NIST找到了一种在快速剪辑中测量燃料电池“打印”的方法

2019-11-22

  如果您想知道氢动力汽车何时将成为您的可行选择,请振作起来。由美国国家标准技术研究院(NIST)的科学家组成的团队可能通过创建一种方法来检查氢燃料电池所需的昂贵催化剂是否已快速有效地掺入,从而克服了制造氢燃料电池的重大障碍。改进的测量方法是使氢能更接近经济批量生产的关键。

  氢能汽车还没有像电动汽车一样征服过道路,但这并不是因为缺乏效率或对环境友好。氢气所含能量的质量是化石燃料的三倍,而燃料电池唯一的副产品是水。但是,尽管向燃料箱中注满氢气的速度很快,但至少从工业标准上来说,并不是要建造发动机。燃料电池需要薄薄的铂基催化剂层才能将氢转化为电能,因此,该行业缺乏评估层性质的有效方法。这种缺乏的原因是,大约一年前,只有1800辆氢动力汽车在路上,原因是它们的价格是传统汽车的两倍。

  催化剂需要在类似于保鲜膜的聚合物片材的两面上最终成为两个薄层,因此该行业的方法一直是将催化剂像墨水一样处理。该工艺将铂颗粒与碳混合,形成深黑色液体,甚至看上去像墨水。然后,一台类似于报纸印刷机的机器将混合物放下,因为单页纸从一个巨大的纸卷上松开。问题在于,这种墨水中的铂金价格高达每克35美元(每盎司1,000美元),因此制造商需要一种方法来确保放下足够的焦油来完成工作,而没有一种成本更高的方法。而且该过程必须足够快,才能每年制造成千上万辆汽车的燃料电池,这意味着塑料必须快速滚动。

  该团队包括来自NIST和行业的科学家,他们从为完全不同的行业(计算机芯片制造)测量小型物体的经验中找到了答案。但是他们基于从芯片表面反射激光的常规方法需要重新考虑。

  NIST物理科学家Michael Stocker说:“我们在光学方法方面拥有专业知识,可以测量芯片上小于10纳米的特征,并且铂金颗粒的大小相同。” “我们基本上知道我们在做什么,但是切屑不会以每分钟30米(约100英尺)的速度飞过,因此存在速度挑战。另外,您正在看的是黑色,所以我们没有太多反射光可以测量。”

  在通过研发解决了这一挑战之后,该团队使用现成的技术制造了一种新颖的仪器,该仪器可以检测出当薄板每分钟以一米或两分钟的速度经过时,从微小的铂金颗粒反射的低水平光。

  Stocker表示,扩大该方法或提高速度以满足行业的未来需求没有任何基本障碍。例如,制造商可以将这些仪器排成一排,以扫描一米宽的纸,每一个都可以识别特定区域中的故障点。尽管该方法可能需要与其他技术(例如X射线荧光)相结合以形成一个完整的解决方案,但Stocker表示,它使燃料电池制造商处在了一个不错的位置。

  他说:“从现在开始,这全都是光学工程。” “工业可以从这里拿走它。”

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