技術(shù)突破！氫燃料電池催化劑最佳替代品誕生，成本可降低80%

時間:2019-06-14 08:34來源:氫云鏈 作者:綜合報道
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       白金一克要價人民幣193元左右，除了會出現(xiàn)在百貨公司珠寶櫥窗中，人們也可以在氫燃料電池催化劑原料清單中發(fā)現(xiàn)它們的身影，而這便是氫燃料電池價格高漲而不跌的原因。
 
       不過最近普林斯頓大學(xué)（Princeton University）成功找到潛力替代品，成本只要白金催化劑的五分之一，未來或許有機會能降低電池成本。
 
       氫燃料電池利用氫與氧的化學(xué)變化來產(chǎn)生電力，氫氣會從燃料電池陽極進入，透過陽極催化劑分解成氫離子與電子，之后電子會經(jīng)由外電路形成電流抵達陰極，氫氣失去電子后，則會通過電解質(zhì)到隔壁的陰極；陰極則是氧氣進入的地方，氫離子、電子跟氧氣會在陰極催化劑的幫助下產(chǎn)生反應(yīng)與水。
 
       不會排放任何廢氣，只會產(chǎn)生水與熱，上述特性讓氫燃料電池被視為化石燃料的替代能源之一，更是備受看好的電動車電力來源，可惜的是，做為催化劑的白金十分昂貴，地殼含量也不多，各界還無法大量採用氫燃料電池，雖然科學(xué)家也想過用其他金屬、合金或是化合物來製作催化劑，但效能都比不上白金。
 
       科學(xué)家在過去的實驗中不斷碰壁，合金催化劑的性能雖然一開始能超越白金，但過不久就會開始氧化且淋溶；若用較便宜的金屬來當作催化劑，催化劑劑量得加大，反而讓過多催化劑附著在電極上，進而降低能源效率。
 
       對此，普林斯頓大學(xué)生物與化學(xué)工程教授 Bruce E. Koel 表示，白金催化劑近乎完美，電化學(xué)反應(yīng)快又可以承受嚴苛的酸性條件，但其實替代品不需要像白金一樣盡善盡美。
 
       團隊研究發(fā)現(xiàn)，過去從來沒有注意過的低導(dǎo)電性材料，經(jīng)過特殊處理后也能大變身，就好比氮電漿處理過的氧化鉿（hafnium oxide)，不僅能轉(zhuǎn)變成薄膜材料，還能成為高活性、承受強酸的催化劑，或許是個不錯的白金催化劑替代品。
 
       研究測試指出，新型鉿薄膜催化劑的效率雖然只有白金的 60%，但勝在成本低，為白金的五分之一，且除了能應(yīng)用在氫燃料電池，還可以跨入電化學(xué)水分解製氫領(lǐng)域，合作企業(yè) HiT Nano 科學(xué)家 Xiaofang Yang 指出，電解水製氫也是再生能源經(jīng)濟重要的一環(huán)，該研究重要性不言可喻。
 
       團隊未來也會考慮測試更便宜的鋯，只不過這項研究是否能進一步降低氫燃料成本，現(xiàn)在可能還不好說，如今科學(xué)家還無法將新催化劑與研究帶出實驗室，也要考慮到大規(guī)模製造的成本。只能說科學(xué)家透過這項研究開闢另一種可能，Koel 指出，團隊現(xiàn)在還不清楚研究的箇中道理，還要再持續(xù)研究材料的特殊性能。
 
       目前研究已發(fā)表在《Nature Communications》。
 
(責任編輯：子蕊)
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