某研究小組設(shè)計(jì)了一種新的催化劑，將氧化鈷簇嵌入超細(xì)鉑催化劑的進(jìn)展導(dǎo)致了更耐用的燃料電池，幾乎是燃料電池預(yù)期壽命目標(biāo)的兩倍。這被認(rèn)為是以有限的碳足跡發(fā)電的最有效手段。

研究人員估計(jì)，配備新型耐用燃料電池的輕型汽車，如乘用車，可以使用超過15000小時(shí)，比能源部8000小時(shí)的最終目標(biāo)長87.5%，即大約支持15萬英里（24萬公里）續(xù)航。通過略微增加嵌入式氧化物鉑催化劑的使用，壽命的延長也有利于重型車輛，如長途半卡車。

質(zhì)子交換膜燃料電池直接將氫氣中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，是一種有吸引力的零排放發(fā)電技術(shù)。在電池內(nèi)，膜上鑲嵌著催化劑，如鉑合金，這有助于激發(fā)和加速原本緩慢的化學(xué)反應(yīng)，將儲存在氫原子中的能量轉(zhuǎn)化為電能。該反應(yīng)將氫原子分解為其組成的質(zhì)子和電子，水蒸氣是反應(yīng)唯一的排放副產(chǎn)物。這就是為什么廣泛使用燃料電池汽車為實(shí)現(xiàn)氣候可持續(xù)性目標(biāo)提供了一個(gè)有吸引力的選擇。

然而，很難在實(shí)現(xiàn)催化效率和燃料電池耐用性之間找到最佳點(diǎn)，因?yàn)殂K會隨著時(shí)間的推移而溶解，從而降低燃料電池的性能?！案鼜V泛地采用燃料電池的一個(gè)主要挑戰(zhàn)仍然是使其最佳性能持續(xù)足夠長的時(shí)間，以便在商業(yè)上可行?！毖芯咳藛T說，“我們的研究證明了一種原子內(nèi)部支架，可以將鉑原子固定在催化劑中，使其在很長一段時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定?！?/span>

研究人員沒有使用傳統(tǒng)的鉑合金，而是將氧化鈷分子簇嵌入鉑原子殼中。該設(shè)計(jì)利用了強(qiáng)大的氧化鉑相互作用，使催化劑在結(jié)構(gòu)和化學(xué)上更耐用，而不會犧牲燃料電池的活性。由此產(chǎn)生的混合結(jié)構(gòu)有助于鉑離子在長時(shí)間使用的情況下粘附并保持在一起，從而降低催化劑更換成本。在他們的實(shí)驗(yàn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)這種設(shè)計(jì)在耐用性和壽命方面優(yōu)于傳統(tǒng)的鉑鈷合金。該團(tuán)隊(duì)還使用一套微觀、光譜和模擬技術(shù)驗(yàn)證了納米級結(jié)構(gòu)。