近日，豐田汽車和日本精細陶瓷中心（JFCC）開發(fā)出一種新的燃料動力電池監(jiān)測技術，可以讓研究人員實時監(jiān)測鉑納米粒子在燃料動力電池化學反應中的行為，以減少催化反應。

這項新技術旨在鑒定鉑催化劑納米粒子的行為、狀態(tài)及材質，這些因素關于燃料動力電池的能效和壽命而言至關重要。

豐田表示，實時監(jiān)測技術可以催生新一代更具能效以及更加耐用的燃料動力電池組的出現(xiàn)，該公司研究人員將于今年的日本汽車工程師協(xié)會年度大會上展示該技術。

燃料動力電池中的氧離子和氫離子發(fā)生化學反應，并出現(xiàn)電流，在此過程中，鉑作為一種必不可少的催化劑。鉑納米粒子粗化（納米粒子變大、表面積減少）后，催化反應也將隨之減少，不過截至目前，能夠監(jiān)測到粗化過程的可能性并不高，因此很難分析上述反應的根本原因。

新的實時監(jiān)測技術可以讓研究人員發(fā)現(xiàn)鉑納米粒子粗化的碳載體，以及粗化過程的電壓輸出。這種全向性分析有助于定各類化學載體材料的不同特性，也為改善鉑催化劑性能及耐用性以及整個燃料動力電池組的研發(fā)工作指明了方向。

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監(jiān)測鉑納米粒子的常規(guī)方法是對預反應的鉑粒子與反應后鉑粒子進行定點比較，通過這種方法，研究者發(fā)現(xiàn)，反應后的鉑納米粒子更加粗大，發(fā)生化學反應的能力也大大降低，而關于其原因，目前尚無結論。

而新的監(jiān)測技術則使用了微機電系統(tǒng)技術來出現(xiàn)毫米大小的微觀電化電池，它可以精確模擬燃料動力電池中的環(huán)境和狀態(tài)。通過運用電壓和電壓變化的方法，找出透射式電子顯微鏡內的樣本，從而可以實時監(jiān)測各個階段中出現(xiàn)電流的粗化過程。

新的技術也可用于分析駕駛過程中燃料動力電池的電壓變化關系，例如在發(fā)動機啟動、空轉、高負載環(huán)境下以及汽車加減速時，電池中的鉑納米粒子反應引起的電壓變化。

具體的原理為：在化學反應中，氫分子分離為電子和氫離子，而鉑催化劑負責將電子從氫分子中剝離，隨后電子與氧陰極結合，出現(xiàn)電力并為電動機供電。同時，氫離子穿過聚合物膜與氧陰極結合，氫離子和電子被暴露在空氣中，出現(xiàn)副產品-水，在此過程中，鉑依然充當了催化劑。

目前鉑比較稀缺且價格較高，此外由于要出現(xiàn)電力，鉑納米粒子粗化不可防止，此舉可能造成燃料動力電池的輸出功率降低。因此研究人員的當務之急是找到既能防止鉑納米粒子粗化同時也能保持催化性能的方法。