新催化劑降燃料電池成本

英國倫敦帝國理工學院發佈消息稱，研究團隊已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使用成為可能，並最終將減少溫室氣體排放推進世界走上淨零排放的道路。

燃料電池是一種將化學能直接轉化為電能的電化學能量轉換裝置，其中以氫氣為燃料的氫燃料電池的唯一產物為水，它是繼水力發電、熱能發電和原子能發電之後的第四種發電技術。由於燃料電池是通過電化學反應把燃料的化學能中的吉布斯自由能部分轉換成電能，不受卡諾循環效應的限制，因此效率高，它是一種清潔高效的能源利用方式。研究團隊指出，氫燃料電池將氫氣轉化為電能，唯一的副產品是水蒸氣，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主要部件之一的成本的阻礙。為促進產生電力的反應，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。

帝國理工學院化學系首席研究員安東尼教授指出，從近二十年來的發展歷程來看，新一代燃料電池設計有賴於相關能源材料的開發與其內部過程的優化，而挑戰則在於燃料電池內多尺度復雜結構與物理化學過程。目前，單個燃料電池成本的百分之六十左右來自鉑催化劑。要使燃料電池成為化石燃料真正可行的替代品，需要降低成本。現在，由倫敦帝國理工學院研究人員領導的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行燃料電池。

安東尼表示，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。這些特性意味着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，研究團隊表明，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，研究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。

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