氢燃料电池革命的开始：将铁作为燃料电池催化剂
2022-05-23
氢能观察张赢315820核心提示：据国外媒体报道，近期发现一种新的技术，这将成为氢燃料电池产业的革命开端。这项新技术可能会带来更便宜、更具有商业可行性的燃料电池。能源电气化是告别温室气体的关键。但可再生电力也有它的缺点：从环境中获取电力可能很麻烦，而且电池通常由不可再生材料
据国外媒体报道，近期发现一种新的技术，这将成为氢燃料电池产业的革命开端。这项新技术可能会带来更便宜、更具有商业可行性的燃料电池。
能源电气化是告别温室气体的关键。但可再生电力也有它的缺点：从环境中获取电力可能很麻烦，而且电池通常由不可再生材料制成，比如锂，储能能力有限。研究人员认为，氢燃料技术比传统电池具有更大的能源潜力。燃料电池将我们宇宙中最丰富的元素氢转化为电能，并且不产生任何的碳排放。目前如丰田未来这类氢燃料电池汽车已经开始商业化，但是氢燃料电池对金属铂的依赖依旧妨碍着燃料电池的规模化。在近日发表在《自然催化》(Nature catalyst)杂志上的一项新研究中，伦敦帝国理工学院(Imperial College London)和其他欧洲研究机构的研究人员开发了一种氢燃料电池，使用铁作为催化剂。在实验中，这种新型燃料电池的性能几乎与基于铂的电池一样好，并且铁的成本较低，也进一步压缩了燃料电池的成本。氢燃料电池通过将氢原子和氧原子结合在一起的化学反应产生电、水和少量热量，这些燃料电池通常使用金属铂作为催化剂，伦敦帝国理工学院的化学家、首席研究员安东尼·库切纳克(Anthony kucerak)表示，铂的成本较高并且储量相对稀少，目前占单个燃料电池成本的60%。为了进一步降低氢燃料电池的成本，库切纳克和他的团队将目光转向了铁，一种储量丰富且极其便宜的金属。研究人员没有使用固体铁，相反，他们将金属分解成单个原子——这比一整块金属更活泼——并将这些分子放在由碳和氮组成的材料上。他们发现，这种催化剂产生的电力几乎和铂基燃料电池一样多，这意味着我们可能能够克服氢燃料的高昂成本，使其在商业上更具可行性。这项技术也不仅限于氢燃料电池。研究人员认为，它可以降低各种商业应用的成本，比如使用空气来去除废水中的有害污染物。该研究的第一作者、帝国理工学院的化学家阿萨德·穆罕默德(Asad Mehmood)表示：“我们已经开发了一种制造一系列‘单原子’催化剂的新方法，这为一系列新的化学和电化学过程提供了机会。”“具体来说，我们使用了一种独特的方法，称为金属转化，以避免在合成过程中形成铁团簇。这个过程应该对其他想要制备类似催化剂的科学家有益。”虽然这种用于氢燃料电池的新型铁催化剂不像铂那样耐用，但帝国理工学院的研究人员正在努力改进该系统。他们希望扩大规模，这样有一天，氢燃料电池作为一种可再生能源将更快规模化。（本文为氢能观察独家翻译稿件，未经授权，不得转载）
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