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来自纽约的研究人员正在报告生产有史以来最长的铂金纳米线 - 他们认为这可以加速汽车，卡车和其他日常用途的燃料电池的开发。根据Nano Letters的一份报告，这根电线是人类头发宽度的1 / 50,000，是以前制作的数千倍。

在罗彻斯特大学创建长铂纳米线可能很快就会开发出商业上可行的燃料电池。

3月11日发表在纳米快报杂志上的一篇论文中描述了新的电线应该能够显着提高燃料电池的寿命和效率，而燃料电池迄今为止主要用于为航天器提供动力等奇特用途。根据罗切斯特大学机械工程教授James CM Li的说法，Nanowire增强型燃料电池可为多种类型的车辆提供动力，有助于减少石油燃料的运输用途。

“几十年来，人们一直致力于开发燃料电池。但该技术尚未商业化，”李说。“白金价格昂贵，在燃料电池中使用它的标准方法远非理想。这些纳米线是迈向更好解决方案的关键一步。”

由李和他的研究生江兰水生产的铂纳米线的直径大约为10纳米，长度也是厘米 - 足以形成第一个可以作为燃料电池电极的纯铂自支撑“网”。

更短的纳米线已经用于各种技术，例如纳米计算机和纳米级传感器。通过一种称为静电纺丝的工艺 - 一种用于生产长而超薄的固体纤维的技术--Li和Shui能够制造比以前任何此类电线长数千倍的铂纳米线。

“我们的最终目的是用这些纳米线制造独立的燃料电池催化剂，”李说。

在燃料电池内，催化剂促进氢和氧的反应，将压缩的氢燃料分裂成电子和酸性氢离子。然后电子通过外部电路供电以供电，而氢离子与电子和氧结合形成“废物”产物，通常是液体或蒸汽水。

铂是制造燃料电池催化剂的主要原料，因为它能够承受燃料电池内部的恶劣酸性环境。它的能源效率也远远高于镍等廉价金属。

制备催化剂的先前努力严重依赖于铂纳米颗粒，以使铂的暴露表面积最大化。基本思路很简单：表面积越大，效率越高。Li引用纳米粒子方法的两个主要问题，两者都与铂的高成本有关。

首先，尽管是单个颗粒，但它们可以相互接触并通过表面扩散过程合并，结合起来以减少它们的总表面积和能量。随着表面积减小，燃料电池内的催化速率也降低。

其次，纳米颗粒需要碳支撑结构来将它们保持在适当位置。不幸的是，铂颗粒不能很好地附着在这些结构上，并且碳易于氧化，从而降解。随着碳随时间氧化，越来越多的颗粒脱落并永久地损失。

李的纳米线完全避免了这些问题。

将铂排列成一系列厘米长，柔韧且均匀的细线，包含它们的颗粒固定在适当的位置，不需要额外的支撑。在正常的燃料电池运行期间，铂金将不再丢失。

“人们以前没有来过纳米线的原因是制造它们非常困难，”李说。“影响导线形态的参数很复杂。当它们不够长时，它们的行为与纳米颗粒相同。”

Li和Shui设法克服的关键挑战之一是减少纳米线上铂珠的形成。如果没有最佳条件，您最终会看到更像项链上的一系列穿插珠子，而不是相对光滑的线材。铂颗粒的这种聚集是另一种未利用的表面区域的情况。

“由于铂金的价格非常昂贵，因此制造燃料电池时不会浪费任何费用，”李说。“我们研究了影响珠子形成的五个变量，我们最终得到了几乎无珠子的纳米线。”

他目前的目标是进一步优化实验室条件，以获得更少的珠子，甚至更长，更均匀的薄纳米线。“在那之后，我们将制造燃料电池并展示这项技术，”李说。