(資料圖片僅供參考)

氫燃料電池盡管具有環(huán)境效益并經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，但仍未廣泛商業(yè)化。這是因?yàn)樗陌l(fā)電在很大程度上取決于電催化劑--它主要由非常昂貴和稀有的金屬鉑組成。

研究人員一直在努力開(kāi)發(fā)替代品，用更常見(jiàn)和更便宜的材料如鐵氮碳來(lái)代替鉑金。然而，這些材料要么被證明在發(fā)電方面效率低下，要么存在耐久性差的問(wèn)題。

(左圖）新的混合催化劑在經(jīng)過(guò)10萬(wàn)次加速壓力測(cè)試后，鉑金的催化活性保持在97%；（右圖）新的電催化劑包含原子分散的鉑、鐵單原子和鉑鐵納米顆粒。資料來(lái)源：香港科技大學(xué)

現(xiàn)在，由香港科技大學(xué)化學(xué)與生物工程系邵敏華教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn)了一種新的配方。它不僅將鉑金的使用比例減少了80%，而且在細(xì)胞的耐久性水平方面也創(chuàng)下了記錄。

香港科技大學(xué)化學(xué)與生物工程系教授、香港科技大學(xué)能源研究所所長(zhǎng)邵敏華手持新氫燃料電池的原型。資料來(lái)源：香港科技大學(xué)

盡管鉑金的比例很低，但研究小組開(kāi)發(fā)的新型混合催化劑在經(jīng)過(guò)100000次加速壓力測(cè)試后，成功地將鉑金的催化活性保持在97%，而目前的催化劑通常在僅僅30000次后性能就會(huì)下降50%以上。在另一項(xiàng)測(cè)試中，新的燃料電池在運(yùn)行200小時(shí)后沒(méi)有顯示出任何性能衰減。

擁有如此出色的性能背后的一個(gè)原因是，新的催化劑有三個(gè)不同的反應(yīng)活性點(diǎn)，而不是目前的催化劑中的只有一個(gè)。使用含有原子分散的鉑、鐵單原子和鉑鐵納米顆粒的配方，新的混合劑加速了反應(yīng)速度，并達(dá)到了比鉑本身高3.7倍的催化活性。從理論上講，催化活性越高，它所提供的動(dòng)力就越大。

香港科技大學(xué)能源研究所所長(zhǎng)邵敏華教授說(shuō)："氫燃料電池是一種能源轉(zhuǎn)換裝置，對(duì)于我們實(shí)現(xiàn)碳中和世界的愿望至關(guān)重要，在我們應(yīng)對(duì)氣候變化的過(guò)程中，有必要擴(kuò)大其使用范圍。我們很高興看到我們的研究結(jié)果使這一目標(biāo)更近一步。感謝政府的綠色技術(shù)基金，我們將尋求進(jìn)一步完善該催化劑，使其與燃料電池汽車(chē)和其他電化學(xué)設(shè)備兼容。"

該研究得到了中國(guó)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、深圳市科技創(chuàng)新委員會(huì)和香港特別行政區(qū)研究資助局的資金支持。該研究結(jié)果最近發(fā)表在《自然-催化》雜志上。