倫敦帝國理工學(xué)院開發(fā)出廉價的氫燃料電池催化劑

氫-電轉(zhuǎn)化過程唯一產(chǎn)物是水，這一點使氫燃料電池成為具有吸引力的綠色移動電源替代方案，尤其是汽車，但受主要部件成本制約，氫燃料電池尚無法普及。為了促進(jìn)電化學(xué)反應(yīng)，燃料電池通常用鉑催化劑，而鉑既昂貴又稀缺。目前由倫敦帝國理工學(xué)院(Imperial College London)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一支歐洲團(tuán)隊，僅以鐵、碳和氮等廉價易得的材料制造了一種催化劑，研究表明該催化劑可用于大功率燃料電池。該研究結(jié)果發(fā)表于《Nature Catalysis》雜志。

首席研究員Anthony Kucernak教授表示：目前，鉑催化劑約占燃料電池成本的60%，如果想讓燃料電池車真正取代燃油車，必須降低催化劑成本。這一廉價的催化劑設(shè)計或許能夠讓這一目標(biāo)(取代燃油車)成為現(xiàn)實，推動以氫為燃料的可再生能源系統(tǒng)獲得大規(guī)模應(yīng)用，最終實現(xiàn)溫室氣體減排，為世界零排放鋪平道路。該催化劑制備的新穎之處是，將鐵原子全部以單原子形態(tài)分散于導(dǎo)電的碳載體上。在催化劑制備過程中，他們采用了一種稱為金屬轉(zhuǎn)移的獨特合成方法，避免鐵在合成過程中形成聚集態(tài)。單原子鐵與體相鐵(聚集態(tài))化學(xué)特性不同，其催化活性更強(qiáng)。實驗室測試結(jié)果表明，在實際的燃料電池系統(tǒng)上，單原子鐵催化劑性能與鉑催化劑相當(dāng)。

該團(tuán)隊正在與英國燃料電池催化劑制造商莊信萬豐(Johnson Matthey)合作，在合適的系統(tǒng)中對催化劑進(jìn)行測試，并希望新催化劑實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)及燃料電池的商業(yè)應(yīng)用。與此同時，他們正在努力提高催化劑的穩(wěn)定性，力爭耐久性和性能均可與鉑媲美。