技術(shù)突破！氫燃料電池催化劑最佳替代品誕生，成本可降低80%

氫燃料電池利用氫與氧的化學(xué)變化來產(chǎn)生電力，氫氣會(huì)從燃料電池陽極進(jìn)入，透過陽極催化劑分解成氫離子與電子，之后電子會(huì)經(jīng)由外電路形成電流抵達(dá)陰極，氫氣失去電子后，則會(huì)通過電解質(zhì)到隔壁的陰極；陰極則是氧氣進(jìn)入的地方，氫離子、電子跟氧氣會(huì)在陰極催化劑的幫助下產(chǎn)生反應(yīng)與水。

不會(huì)排放任何廢氣，只會(huì)產(chǎn)生水與熱，上述特性讓氫燃料電池被視為化石燃料的替代能源之一，更是備受看好的電動(dòng)車電力來源，可惜的是，做為催化劑的白金十分昂貴，地殼含量也不多，各界還無法大量採(cǎi)用氫燃料電池，雖然科學(xué)家也想過用其他金屬、合金或是化合物來製作催化劑，但效能都比不上白金。

科學(xué)家在過去的實(shí)驗(yàn)中不斷碰壁，合金催化劑的性能雖然一開始能超越白金，但過不久就會(huì)開始氧化且淋溶；若用較便宜的金屬來當(dāng)作催化劑，催化劑劑量得加大，反而讓過多催化劑附著在電極上，進(jìn)而降低能源效率。

對(duì)此，普林斯頓大學(xué)生物與化學(xué)工程教授 Bruce E. Koel 表示，白金催化劑近乎完美，電化學(xué)反應(yīng)快又可以承受嚴(yán)苛的酸性條件，但其實(shí)替代品不需要像白金一樣盡善盡美。

團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，過去從來沒有注意過的低導(dǎo)電性材料，經(jīng)過特殊處理后也能大變身，就好比氮電漿處理過的氧化鉿（hafnium oxide)，不僅能轉(zhuǎn)變成薄膜材料，還能成為高活性、承受強(qiáng)酸的催化劑，或許是個(gè)不錯(cuò)的白金催化劑替代品。

研究測(cè)試指出，新型鉿薄膜催化劑的效率雖然只有白金的 60%，但勝在成本低，為白金的五分之一，且除了能應(yīng)用在氫燃料電池，還可以跨入電化學(xué)水分解製氫領(lǐng)域，合作企業(yè) HiT Nano 科學(xué)家 Xiaofang Yang 指出，電解水製氫也是再生能源經(jīng)濟(jì)重要的一環(huán)，該研究重要性不言可喻。

團(tuán)隊(duì)未來也會(huì)考慮測(cè)試更便宜的鋯，只不過這項(xiàng)研究是否能進(jìn)一步降低氫燃料成本，現(xiàn)在可能還不好說，如今科學(xué)家還無法將新催化劑與研究帶出實(shí)驗(yàn)室，也要考慮到大規(guī)模製造的成本。只能說科學(xué)家透過這項(xiàng)研究開闢另一種可能，Koel 指出，團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在還不清楚研究的箇中道理，還要再持續(xù)研究材料的特殊性能。

目前研究已發(fā)表在《Nature Communications》。