氫燃料電池突圍有望！科學家研發新型鐵基催化劑 效果不變成本大減

財聯社上海4月26日訊（編輯 黃君芝）據報道，帝國理工學院（Imperial College London）的研究人員已經開發出一種新的氫燃料電池，使用鐵代替稀有而昂貴的鉑，使這項技術得到更大的應用。

氫燃料電池將氫轉化為電力，而副產品只有水蒸氣，這使它們成為一種吸引人的綠色便攜電力替代品，尤其是汽車。然而，主要組件之一的成本高昂阻礙了它的廣泛采用。這種燃料電池依靠一種由鉑制成的催化劑，這種催化劑既昂貴又稀有，它可以幫助產生能量反應。

現在，一個由倫敦帝國理工學院的研究人員領導的歐洲團隊只使用鐵、碳和氮（這些廉價且容易獲得的材料）創造了一種催化劑，并表明它可以用于在高功率下運行燃料電池。他們的研究結果已于近期發表在了《自然催化》（Nature Catalysis）雜志上。

帝國理工學院化學系首席研究員Anthony Kucernak教授說，“目前，用于催化劑的鉑約占單個燃料電池成本的60%。為了讓燃料電池成為化石燃料驅動汽車的真正可行替代品，我們需要降低成本?！?/p>

“我們更便宜的催化劑設計應該會讓這成為現實，并允許部署更多使用氫作為燃料的可再生能源系統，最終減少溫室氣體排放，讓世界走上凈零排放的道路。”他補充說。

該團隊的創新是生產一種催化劑，其中所有的鐵都以單個原子的形式分散在一個導電的碳基體中。單原子鐵的化學性質與大塊鐵不同，大塊鐵的所有原子都聚集在一起，單原子鐵更容易產生反應。

這些特性意味著鐵可以促進燃料電池所需的反應，成為鉑的良好替代品。在實驗室測試中，該團隊表明，單原子鐵催化劑的性能接近于真正的燃料電池系統中的鉑基催化劑。

除了為燃料電池生產一種更便宜的催化劑外，該團隊開發創造的方法還可以適用于其他工藝的催化劑，如使用大氣中的氧氣作為反應物而不是昂貴的化學氧化劑進行化學反應，以及應用于利用空氣去除有害污染物的廢水處理中。

論文第一作者、帝國理工化學系的Asad Mehmood博士說，“我們已經開發了一種新的方法來制造一系列‘單原子’催化劑，這為一系列新的化學和電化學過程提供了機會。具體來說，我們使用了一種獨特的合成方法，稱為金屬轉化，以避免在合成過程中形成鐵團簇。這個過程應該對其他想要制備類似催化劑的科學家有益。”

據悉，該團隊已與英國燃料電池催化劑制造商Johnson Matthey合作，在適當的系統中測試催化劑，并希望擴大他們的新催化劑的規模，以便它可以用于商業燃料電池。與此同時，他們正在努力提高催化劑的穩定性，使其在耐久性和性能上與鉑媲美。