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據(jù)國外媒體報道：研究表明，低成本的鐵基催化劑可能是一種可行的鉑基催化劑的替代品，由于鉑太過昂貴，幾十年來一直阻礙著氫燃料的商業(yè)化。

過去幾十年，科學(xué)家們一直在尋找一種催化劑，可以顯著降低制造氫燃料電池的成本。這樣的進步可能會引發(fā)一場綠色能源革命。

布法羅大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一項新研究表明，科學(xué)家正朝著這個目標邁進。近日發(fā)表在《自然能源》雜志上的一項研究中，科學(xué)家描述了鐵如何與氮和碳結(jié)合，產(chǎn)生高效、持久和廉價的催化劑——這是美國能源部(DOE)確定的燃料電池研究的三個主要目標。

該研究的通訊作者吳剛表示：這是他們多年來的研究成果。他們相信這是一項重大突破，最終將有助于釋放氫燃料電池的巨大潛力。

燃料電池的前景

長期以來，燃料電池一直吸引著科學(xué)家、環(huán)保人士等，因為與內(nèi)燃機相比，它們的排放更低或有可能為零。它們可以被廣泛應(yīng)用為車輛、發(fā)電廠、建筑物和其他系統(tǒng)提供動力。

但燃料電池還沒有被廣泛商業(yè)化，原因之一是它們需要昂貴的催化劑，而催化劑可以加速燃料電池的催化反應(yīng)。

最好的催化劑是由六種貴金屬組成的家族——被稱為鉑族金屬。雖然這些金屬高效耐用，但它們極其稀有，非常昂貴。因此，科學(xué)家們正在尋找成本更低的替代品。

克服障礙

其中一種替代方案就是鐵基催化劑。鐵之所以吸引人，是因為它儲量豐富，價格低廉。但它的性能不如鉑，尤其是因為它缺乏耐久性，無法承受燃料電池內(nèi)部的強腐蝕和高氧化環(huán)境。

吳剛表示：為了克服這一障礙，他們通過對局部幾何和化學(xué)結(jié)構(gòu)的精確原子控制將4個氮原子與鐵原子結(jié)合在一起，隨后將這種材料嵌入到石墨烯中。

改性后的催化劑具有如下特性:

被認為是迄今為止最有效的鐵基催化劑，超過了能源部2025年的電流密度目標。

達到接近鉑族催化劑的耐久性等級。

所有這些都表明了鐵基催化劑在制造燃料電池，尤其是氫燃料電池方面的潛力，使其在商業(yè)用途上更便宜。研究人員正計劃進行后續(xù)研究，以進一步改善這種催化劑。

文獻參考：Liu, S., Li, C., Zachman, M.J. et al. Atomically dispersed iron sites with a nitrogen–carbon coating as highly active and durable oxygen reduction catalysts for fuel cells. Nat Energy (2022). https://doi.org/10.1038/s41560-022-01062-1

                                                                            轉(zhuǎn)載自氫能源網(wǎng)