铂金太贵？新催化剂大大降低了燃料电池的成本

英国伦敦帝国理工学院(Imperial College London)开发了一种氢燃料电池，该电池使用由铁制成的催化剂，而不是稀有昂贵的铂，从而降低了氢燃料电池的成本。这一技术使氢燃料的广泛部署成为可能，最终将温室气体减排推向全球净零排放的道路。

氢电池将氢转化为电，唯一的副产品是水蒸气，这使它们成为一种有吸引力的绿色替代能源，尤其是对汽车工业而言。然而，它们的广泛使用在某种程度上受到一种主要成分的成本的阻碍。为了促进反应产生电力，燃料电池依赖于由铂制成的催化剂，这种催化剂昂贵且稀缺。

来自伦敦帝国理工学院化学系的首席研究员安东尼Ku塞纳克教授说：“目前，单个燃料电池约60%的成本来自铂催化剂。为了让燃料电池成为化石燃料真正可行的替代品，我们需要降低成本。”

现在，一个由伦敦帝国理工学院研究人员领导的欧洲团队在伦敦创造了一种廉价且容易获得的材料，该材料仅使用铁、碳和氮作为催化剂，并表明它可以用于在高功率下运行燃料电池。他们的研究成果发表在25日的《自然催化》杂志上。

在这种新型催化剂中，所有的铁都以单原子的形式分散在导电碳基体中。其中所有的原子聚集在一起，使其更具活性。这些特性意味着铁可以促进燃料电池所需的反应，是铂的良好替代品。在实验室测试中，该团队表明，在真实的燃料电池系统中，单原子铁催化剂的性能接近铂基催化剂。

此外，该团队开发的方法还可以应用于燃料电池之外的其他应用，例如使用大气中的氧气代替昂贵的化学氧化剂作为反应物的化学反应，以及使用空气去除有害污染物的废水处理。

“我们开发了一种制造一系列‘单原子’催化剂的新方法，这为一系列新的化学和电化学过程提供了机会，”第一作者、伦敦帝国理工学院化学系的Asad Mahmoud博士说。具体来说，我们使用了一种称为“金属转移”的合成方法，以避免在合成过程中形成铁簇。这一过程可能对其他希望制备类似催化剂的科学家有所帮助。"