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氢燃料电池突围有望!铁基催化剂瓶颈已破 取代“天价”铂指日可待

财联社上海8月8日讯(编辑黄君芝)几十年来,由于铂的成本太高,环保燃料的商业化一直停滞不前。因此,科学家们一直在寻找一种替代催化剂,以显著降低氢燃料电池的价格。而近期的一项最新研究表明,他们取得了突破性进展。

事实上,铁基催化剂一直以来都是热门“候选者”之一。铁之所以如此受欢迎,是因为它不仅储量丰富,而且还很便宜。但它的性能不如铂金,尤其是因为它缺乏耐久性,无法承受燃料电池内部的强腐蚀和氧化环境。

目前,美国能源部(DOE)将效率、耐久性和可负担性确定为燃料电池研究的三个主要目标。而美国纽约州立大学布法罗分校(University at Buffalo,简称UB)近期研发了一种将铁与氮和碳结合在一起的新方法,由此产生的催化剂可以满足以上三个标准。

这一突破可能会引发一场绿色能源革命,未来包括笔记本电脑和火车等不同类型的产品,都将可以使用只产生水作为副产品的燃料电池。这项研究成果已于近期发表在了《自然能源》杂志上。

具体而言,为了克服上述铁基催化剂的障碍,研究小组首先设法将四个氮原子跟铁结合起来,随后将该材料嵌入几层石墨烯中,对局部结构进行精确的原子控制。

由此,一种性能大幅改善的新型催化剂就产生了。尽管具体数据并未被公开,但按照研究小组的说法,这种催化剂被认为是迄今为止最有效的铁基催化剂,其电流密度已超过美国能源部到2025年的目标,而且它还实现了接近铂族催化剂的耐久性等级。

研究人员表示,所有这些都表明,铁基催化剂有可能使燃料电池,尤其是氢燃料电池,在商业用途上更加具性价比。现在,他们正在计划进行后续研究以进一步改进该催化剂。

该研究的主要作者、UB工程与应用科学学院化学与生物工程教授Gang Wu博士说,“这是多年来的研究成果。我们相信这是一项重大突破,最终将有助于释放氢燃料电池的巨大潜力。”


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