鉑金太貴？新催化劑讓燃料電池成本大降

正在實驗室測試的燃料電池。

圖片來源：倫敦帝國理工學院 

英國倫敦帝國理工學院開發出一種氫燃料電池，它使用的催化劑由鐵而非稀有昂貴的鉑製成，降低了氫燃料電池的成本。該技術讓氫燃料廣泛部署成為可能，並最終將減少溫室氣體排放推進世界走上凈零排放的道路。

氫燃料電池將氫氣轉化為電能，唯一的副産品是水蒸氣，這使它們成為一種有吸引力的綠色替代能源，尤其是對於汽車行業。然而，它們的廣泛使用在一定程度上受到了主要部件之一的成本的阻礙。為了促進産生電力的反應，燃料電池依賴於由鉑製成的催化劑，這種催化劑既昂貴又稀缺。

來自帝國理工學院化學系的首席研究員安東尼·庫塞納克教授説：“目前，單個燃料電池成本的60%左右來自鉑催化劑。要使燃料電池成為化石燃料真正可行的替代品，我們需要降低成本。”

現在，由倫敦帝國理工學院研究人員領導的一個歐洲團隊已經創造出一種只使用鐵、碳和氮，這種廉價且容易獲得的材料作催化劑，並表明它可以用來在高功率下運作燃料電池。他們的研究結果25日發表在《自然·催化》雜誌上。

在這種新型催化劑中，所有的鐵都以單原子的形式分散在導電碳基質中。其中所有原子都聚集在一起，使其更具反應性。這些特性意味著鐵促進了燃料電池所需的反應，是鉑的良好替代品。在實驗室測試中，該團隊表明，在真實的燃料電池系統中，單原子鐵催化劑的性能接近鉑基催化劑。

此外，該團隊開發的方法還可以適用於除燃料電池之外的其他應用，例如使用大氣中的氧氣而非昂貴的化學氧化劑作為反應物的化學反應，以及使用空氣去除有害污染物的廢水處理。

第一作者、帝國理工學院化學系的阿薩德·馬哈茂德博士説：“我們已經開發出一種新的方法來製造一系列‘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。具體而言，我們使用了一種被稱為‘金屬轉移’的合成方法，避免了在合成過程中形成鐵簇。這一過程或許對其他希望製備類似催化劑的科學家有所助益。”