香港科技大学开发出新型氢燃料电池催化剂，更耐用且更具成本效益
近日，国际顶尖学术期刊Nature Catalysis在线发表了香港科技大学邵敏华教授课题组题为“Atomically Dispersed Pt and Fe Sites and Pt-Fe Nanoparticles for Durable Proton Exchange Membrane Fuel Cells”的研究成果。
邵敏华课题组开发了一种高稳定性和活性的复合氧还原电催化剂，并联合美国阿贡实验室Khalil Amine、南方科技大学谷猛、西北工业大学王建淦、重庆大学魏子栋等多个课题组对催化剂活性位点的结构以及分布进行了表征。同时利用密度泛函理论计算分析不同位点之间的协同作用对催化剂性能的影响。该复合催化剂大幅度提高了非贵金属催化剂的耐久性，推动了低铂燃料电池催化剂实用化进程。
氢燃料电池通过将氢气和氧气转化为电能来发电，可实现二氧化碳、颗粒物和其他可能引起雾霾或健康问题的空气污染物的零排放，因此是一种很有前景的清洁能源。尽管具有环境效益，且经过多年发展，但氢燃料电池仍未广泛商业化。这是因为氢燃料电池发电在很大程度上依赖于一种电催化剂，即主要由昂贵稀有金属铂组成的材料。
邵敏华教授领导的研究团队发现的这种催化剂新配方，不仅可以将铂的使用比例降低80%，而且创造了电芯耐久性的记录。
尽管铂含量很少，但该团队开发的新型混合催化剂在100,000次加速应力测试循环后仍能将铂催化活性保持在97%，而目前的催化剂通常在30,000次循环后性能下降超过50%。在另一项测试中，新燃料电池在运行200小时后没有表现出任何性能下降。
这是因为新催化剂具有三个不同的反应活性位点，而不是当前催化剂中的单一活性位点。通过使用包含原子分散的铂、铁单原子和铂-铁纳米颗粒的配方，新混合物加快了反应速度，并实现了比铂本身高3.7倍的催化活性。从理论上讲，催化活性越高，提供的功率就越大。
兼任港科大能源研究所所长的邵教授表示：“氢燃料电池是一种能源转换装置，对我们实现碳中和世界的愿望至关重要。在我们应对气候变化的过程中，有必要扩大其使用范围。我们很高兴看到我们的研究结果使这一目标更近了一步。凭借政府的绿色科技基金（Green Tech Fund），我们将寻求进一步改进催化剂，使其与燃料电池汽车和其他电化学设备兼容。”
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编辑：戴戴联系邮箱：daixinxin@acmi.org.cn
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