新型鐵基催化劑降低氫燃料電池成本

據國外媒體報道：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，由於鉑太過昂貴，幾十年來一直阻礙著氫燃料的商業化。

過去幾十年，科學家們一直在尋找一種催化劑
，可以顯著降低製造氫燃料電池的成本。這樣的進步可能會引發一場綠色能源革命。

布法羅大學領導的一項新研究表明，科學家正朝著這個目標邁進。近日發表在《自然能源》雜誌上的一項研究中，科學家描述了鐵如何與氮和碳結合，產生高效
、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，最終將有助於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家、環保人士等，因為與內燃機相比，它們的排放更低或有可能為零。它們可以被廣泛應用為車輛、發電廠、建築物和其他係統提供動力。

但燃料電池還沒有被廣泛商業化，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。

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，科學家們正在尋找成本更低的替代品。

克服障礙

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，是shi因yin為wei它ta儲chu量liang豐feng富fu，價jia格ge低di廉lian。但dan它ta的de性xing能neng不bu如ru鉑bo，尤you其qi是shi因yin為wei它ta缺que乏fa耐nai久jiu性xing，無wu法fa承cheng受shou燃ran料liao電dian池chi內nei部bu的de強qiang腐fu蝕shi和he高gao氧yang化hua環huan境jing。

吳剛表示：為了克服這一障礙

，他們通過對局部幾何和化學結構的精確原子控製將4個氮原子與鐵原子結合在一起，隨後將這種材料嵌入到石墨烯中。

改性後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(suo)有(you)這(zhe)些(xie)都(dou)表(biao)明(ming)了(le)鐵(tie)基(ji)催(cui)化(hua)劑(ji)在(zai)製(zhi)造(zao)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)
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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