氫燃料電池革命的開(kāi)始：將鐵作為燃料電池催化劑
2022-05-23
氫能觀察張贏316990核心提示：據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，近期發(fā)現(xiàn)一種新的技術(shù)，這將成為氫燃料電池產(chǎn)業(yè)的革命開(kāi)端。這項(xiàng)新技術(shù)可能會(huì)帶來(lái)更便宜、更具有商業(yè)可行性的燃料電池。能源電氣化是告別溫室氣體的關(guān)鍵。但可再生電力也有它的缺點(diǎn)：從環(huán)境中獲取電力可能很麻煩，而且電池通常由不可再生材料
據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，近期發(fā)現(xiàn)一種新的技術(shù)，這將成為氫燃料電池產(chǎn)業(yè)的革命開(kāi)端。這項(xiàng)新技術(shù)可能會(huì)帶來(lái)更便宜、更具有商業(yè)可行性的燃料電池。
能源電氣化是告別溫室氣體的關(guān)鍵。但可再生電力也有它的缺點(diǎn)：從環(huán)境中獲取電力可能很麻煩，而且電池通常由不可再生材料制成，比如鋰，儲(chǔ)能能力有限。研究人員認(rèn)為，氫燃料技術(shù)比傳統(tǒng)電池具有更大的能源潛力。燃料電池將我們宇宙中最豐富的元素氫轉(zhuǎn)化為電能，并且不產(chǎn)生任何的碳排放。目前如豐田未來(lái)這類(lèi)氫燃料電池汽車(chē)已經(jīng)開(kāi)始商業(yè)化，但是氫燃料電池對(duì)金屬鉑的依賴(lài)依舊妨礙著燃料電池的規(guī)?；?/section>在近日發(fā)表在《自然催化》(Nature catalyst)雜志上的一項(xiàng)新研究中，倫敦帝國(guó)理工學(xué)院(Imperial College London)和其他歐洲研究機(jī)構(gòu)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種氫燃料電池，使用鐵作為催化劑。在實(shí)驗(yàn)中，這種新型燃料電池的性能幾乎與基于鉑的電池一樣好，并且鐵的成本較低，也進(jìn)一步壓縮了燃料電池的成本。氫燃料電池通過(guò)將氫原子和氧原子結(jié)合在一起的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電、水和少量熱量，這些燃料電池通常使用金屬鉑作為催化劑，倫敦帝國(guó)理工學(xué)院的化學(xué)家、首席研究員安東尼·庫(kù)切納克(Anthony kucerak)表示，鉑的成本較高并且儲(chǔ)量相對(duì)稀少，目前占單個(gè)燃料電池成本的60%。為了進(jìn)一步降低氫燃料電池的成本，庫(kù)切納克和他的團(tuán)隊(duì)將目光轉(zhuǎn)向了鐵，一種儲(chǔ)量豐富且極其便宜的金屬。研究人員沒(méi)有使用固體鐵，相反，他們將金屬分解成單個(gè)原子——這比一整塊金屬更活潑——并將這些分子放在由碳和氮組成的材料上。他們發(fā)現(xiàn)，這種催化劑產(chǎn)生的電力幾乎和鉑基燃料電池一樣多，這意味著我們可能能夠克服氫燃料的高昂成本，使其在商業(yè)上更具可行性。這項(xiàng)技術(shù)也不僅限于氫燃料電池。研究人員認(rèn)為，它可以降低各種商業(yè)應(yīng)用的成本，比如使用空氣來(lái)去除廢水中的有害污染物。該研究的第一作者、帝國(guó)理工學(xué)院的化學(xué)家阿薩德·穆罕默德(Asad Mehmood)表示：“我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一種制造一系列‘單原子’催化劑的新方法，這為一系列新的化學(xué)和電化學(xué)過(guò)程提供了機(jī)會(huì)。”“具體來(lái)說(shuō)，我們使用了一種獨(dú)特的方法，稱(chēng)為金屬轉(zhuǎn)化，以避免在合成過(guò)程中形成鐵團(tuán)簇。這個(gè)過(guò)程應(yīng)該對(duì)其他想要制備類(lèi)似催化劑的科學(xué)家有益?！?/section>雖然這種用于氫燃料電池的新型鐵催化劑不像鉑那樣耐用，但帝國(guó)理工學(xué)院的研究人員正在努力改進(jìn)該系統(tǒng)。他們希望擴(kuò)大規(guī)模，這樣有一天，氫燃料電池作為一種可再生能源將更快規(guī)模化。（本文為氫能觀察獨(dú)家翻譯稿件，未經(jīng)授權(quán)，不得轉(zhuǎn)載）
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