2022 年 4 月 28 日 10:36 UTC 

作者：克里斯蒂安· 阿加蒂

氢燃料电池能将氢转化为电能。为了产生电能的反应，人们使用了昂贵的铂催化剂。伦敦帝国理工学院的科学家们创造了一种催化剂，它只使用铁、碳和氮这些廉价且容易获得的材料。

正在实验室测试的燃料电池

氢是地球上最丰富的元素，但它的使用受到采购、储存和高成本的阻碍。尽管无处不在，但它几乎没有纯氢的形式。因此，需要设计昂贵（且耗能）的方法来从水或天然气等提取氢。这些环境污染过程，否定了氢作为绿色燃料的作用。

储存氢气也很复杂，需要通常由碳纤维材料制成的高压罐。直接在内燃机中燃烧氢气非常简单，但是一种更有效（更清洁）的方式是使用燃料电池将其转化为电能。不幸的是，燃料电池的制造成本也非常昂贵，因为它们使用铂等稀有材料来发电。

不过，这种情况即将发生巨大变化，伦敦帝国理工学院的一组研究人员创造了一种由铁、碳和氮制成的催化剂，以取代昂贵的铂材料。如果使用得当，它们在以高功率运行燃料电池时与贵金属一样有效。

“目前，单个燃料电池成本的 60% 左右是用于催化剂的铂，”帝国理工学院化学系的首席研究员 Anthony Kucernak 教授说。“例如，为了使燃料电池成为化石燃料动力汽车的真正可行替代品，我们需要降低成本。”

为了使其发挥作用，该团队生产了一种催化剂，其中所有的铁都以单个原子的形式分散在导电的碳基质中。与大块铁相比，使用称为金属转移的过程会产生截然不同的特性，可作为铂的良好替代品。在实验室测试中，研究人员表明，单原子铁催化剂与实际燃料电池系统中的铂基催化剂具有相似的性能。

铁催化剂允许制造更便宜的燃料电池，这将显着降低燃料电池的成本。目前，铁基催化剂不如铂催化剂耐用，但该团队正在努力改进该系统。燃料电池具有巨大的发电潜力，不仅用于交通运输，还用于建筑和社区。希望清洁的氢气产生也能赶上，有助于实现我们的环境目标。