技術突破！氫燃料電池催化劑最佳替代品誕生，成本可降低80%
時間:2019-06-14 08:34來源:氫云鏈 作者:綜合報道
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不過最近普林斯頓大學（Princeton University）成功找到潛力替代品，成本只要白金催化劑的五分之一，未來或許有機會能降低電池成本。
氫燃料電池利用氫與氧的化學變化來產生電力，氫氣會從燃料電池陽極進入，透過陽極催化劑分解成氫離子與電子，之后電子會經由外電路形成電流抵達陰極，氫氣失去電子后，則會通過電解質到隔壁的陰極；陰極則是氧氣進入的地方，氫離子、電子跟氧氣會在陰極催化劑的幫助下產生反應與水。
不會排放任何廢氣，只會產生水與熱，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，各界還無法大量採用氫燃料電池，雖然科學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。
科學家在過去的實驗中不斷碰壁，合金催化劑的性能雖然一開始能超越白金，但過不久就會開始氧化且淋溶；若用較便宜的金屬來當作催化劑，催化劑劑量得加大，反而讓過多催化劑附著在電極上，進而降低能源效率。
對此，普林斯頓大學生物與化學工程教授 Bruce E. Koel 表示，白金催化劑近乎完美，電化學反應快又可以承受嚴苛的酸性條件，但其實替代品不需要像白金一樣盡善盡美。
團隊研究發現，過去從來沒有注意過的低導電性材料，經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)，不僅能轉變成薄膜材料，還能成為高活性、承受強酸的催化劑，或許是個不錯的白金催化劑替代品。
研究測試指出，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，且除了能應用在氫燃料電池，還可以跨入電化學水分解製氫領域，合作企業 HiT Nano 科學家 Xiaofang Yang 指出，電解水製氫也是再生能源經濟重要的一環，該研究重要性不言可喻。
團隊未來也會考慮測試更便宜的鋯，只不過這項研究是否能進一步降低氫燃料成本，現在可能還不好說，如今科學家還無法將新催化劑與研究帶出實驗室，也要考慮到大規模製造的成本。只能說科學家透過這項研究開闢另一種可能，Koel 指出，團隊現在還不清楚研究的箇中道理，還要再持續研究材料的特殊性能。
目前研究已發表在《Nature Communications》。
(責任編輯：子蕊)
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