据外媒报道，纽约州立大学布法罗分校（University at Buffalo, the State University of New York）发现将铁与氮和碳结合，可生产出高效、耐用和廉价的催化剂，以用于燃料电池。

图片来源：纽约州立大学布法罗分校

 

       该研究的主要作者、布法罗分校工程与应用科学学院化学与生物工程教授武刚博士表示：“我们一直在做该项研究，此次发现或将是一项重大突破，最终将有助于释放氢燃料电池的巨大潜力。”

 

       根据美国能源部的说法，燃料电池的工作方式与电池类似，但它们不会耗尽电力或需要充电。只要提供燃料（例如氢气），它们就会产生电力和热量。

 

       长期以来，由于燃料电池无需电力，仅需提供燃料（例如氢气），就会产生电力和热量，一直吸引着科学家和环保主义者等人。因为与内燃机相比，燃料电池的的排放量更低或为零，并且应用十分广泛，可为车辆、发电厂、建筑物等系统提供电力。

 

       目前燃料电池最好的催化剂是六种贵金属，也被称为铂族金属。虽然高效且耐用，但这些金属由于稀有而非常昂贵。因此，科学家们正在寻找成本更低的替代品。

 

       其中一个替代品就是铁基催化剂。铁丰富且便宜，但性能不如铂金，特别是铁缺乏承受燃料电池内部高度腐蚀性和氧化环境的耐用性。

 

       为解决这一问题，研究小组将四个氮原子与铁结合。然后，研究人员将材料嵌入几层石墨烯中，对局部几何和化学结构进行精确的原子控制。

 

       所得结构是一种大大改进的催化剂。研究小组如此报告该催化剂：

 

       被认为是迄今为止生产的最有效的铁基催化剂，超过了美国能源部2025年的电流密度目标；达到接近铂族催化剂的耐久性等级。

 

       武博士表示：“所有这一切都表明铁基催化剂具有降低燃料电池，特别是氢燃料电池成本的潜力，从而实现商业应用。研究人员还在计划后续研究以进一步改进催化剂。”