香港科技大学(HKUST)的研究人员开发出一种新的氢燃料电池,不仅是迄今为止世界上最耐用的,而且成本更低,为更广泛地应用绿色能源,追求碳中和的世界铺平了道路。
氢燃料电池是一种很有前途的清洁电源,它通过将氢和氧转化为电能来发电,实现了零排放二氧化碳、颗粒物和其他可能导致雾霾和健康问题的空气污染物。
氢燃料电池虽然具有环保效益,经过多年的发展,但至今仍未得到广泛的商业化。这是因为它的发电过程严重依赖催化剂,而催化剂目前主要由昂贵而稀有的金属铂构成。
科学家们一直在努力开发替代品,用铁、氮、碳等更常见、更便宜的材料来替代铂,但这些材料要么被证明在发电方面效率低下,要么耐久性较差。
现在,香港科技大学化学与生物工程系邵敏华(音译)教授领导的研究团队发现了一种新的配方,不仅可以将铂的使用比例降低80%,而且还创造了燃料电池耐久性水平的记录。
铂含量很低,但该团队开发的新型混合催化剂在10万次加速压力测试后仍能保持97%的铂催化活性,而目前的催化剂通常在3万次加速压力测试后性能下降超过50%。
在另一项测试中,这种新燃料电池在运行200小时后没有表现出任何性能下降。
出色表现背后的一个原因是,新的催化剂有三个不同的反应活性位点,而不是现有催化剂中的一个。
使用一种包含分散的铂、铁单原子和铂-铁纳米颗粒的配方,新的混合物加速了反应速度,达到了比铂本身高3.7倍的催化活性。理论上,催化活性越高,它提供的能量就越大。
香港科技大学能源研究所所长邵教授说:
“氢燃料电池是一种能源转换设备,对我们实现碳中和世界的愿望至关重要,有必要在我们应对气候变化的斗争中扩大它的使用。”
“我们很高兴看到我们的研究发现使这一目标更近了一步。感谢政府的绿色技术基金的支持,我们将寻求进一步完善催化剂,使其与燃料电池汽车和其他电化学设备兼容。”
原标题:香港科技大学研发全球最耐用氢燃料电池