最近有研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種氫燃料電池，使用鐵元素代替稀有而昂貴的鉑，使這項技術(shù)能夠得到更廣泛的應用。

　　氫燃料電池將氫轉(zhuǎn)化為電力，而唯一的副產(chǎn)品是水蒸氣，這使它們成為一種有吸引力的綠色便攜電力替代品，特別是用于汽車領(lǐng)域。然而，它們的廣泛使用受到了一種主要材料成本的阻礙。為了促進產(chǎn)生電能的反應，燃料電池依靠一種由鉑制成的催化劑，而鉑是昂貴而稀缺的。

　　現(xiàn)在，研究團隊只使用鐵、碳和氮——這些廉價且容易獲得的材料——創(chuàng)造了一種催化劑，并表明它可以用于在高功率下運行燃料電池。

研究人員說：“目前，用于催化劑的鉑約占單個燃料電池成本的60%。為了讓燃料電池成為化石燃料驅(qū)動汽車的真正可行替代品，我們需要降低成本。我們更便宜的催化劑設計應該會讓這成為現(xiàn)實，并允許部署更多使用氫作為燃料的可再生能源系統(tǒng)，最終減少溫室氣體排放，讓世界走上凈零排放的道路。”

　　該團隊的創(chuàng)新是制造一種催化劑，其中所有的鐵都以單個原子的形式分散在一個導電的碳基體中。單原子鐵的化學性質(zhì)與大塊鐵不同，大塊鐵的所有原子都聚集在一起，而分散的單原子鐵使其更容易發(fā)生反應。

　　這些特性意味著鐵可以促進燃料電池所需的反應，成為鉑的良好替代品。在實驗室測試中，該團隊表明，單原子鐵催化劑的性能接近于燃料電池系統(tǒng)中的鉑基催化劑。

　　除了為燃料電池生產(chǎn)更便宜的催化劑外，該團隊開發(fā)的方法還適用于其他過程的催化劑，例如使用大氣氧作為反應物而不是昂貴的化學氧化劑的化學反應，以及廢水處理中使用空氣去除有害污染物。

　　獨特的合成方法

研究人員說：“我們開發(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和電化學過程提供了機會。具體來說，我們使用了一種獨特的合成方法，稱為金屬轉(zhuǎn)移(transmetallation)，以避免在合成過程中形成鐵團簇。這個過程應該對其他想要制備類似催化劑的科學家有所啟發(fā)?！?/span>

該團隊在適當?shù)南到y(tǒng)中測試催化劑，并希望擴大他們的新催化劑的規(guī)模，以便用于商業(yè)燃料電池。與此同時，他們正在努力提高催化劑的穩(wěn)定性，使其在耐久性和效率上與鉑媲美。