香港科技大學（HKUST）的科學家已經開發出一種新的氫燃料電池。它不僅是迄今為止世界上最耐用的，而且更具成本效益，為更廣泛地應用綠色能源以實現碳中性世界鋪平了道路。氫燃料電池是一種很有前途的清潔能源選擇，它們通過將氫氣和氧氣轉化為電能來有效地發電，而在這一過程中二氧化碳、微粒物質和其他可能導致煙霧和其他健康問題的空氣污染物的排放為零。
氫燃料電池儘管具有環境效益並經過多年的發展，但仍未廣泛商業化。這是因為它的發電在很大程度上取決於電催化劑–它主要由非常昂貴和稀有的金屬鉑組成。
研究人員一直在努力開發替代品，用更常見和更便宜的材料如鐵氮碳來代替鉑金。然而，這些材料要麼被證明在發電方面效率低下，要麼存在耐久性差的問題。
(左圖）新的混合催化劑在經過10萬次加速壓力測試后，鉑金的催化活性保持在97%；（右圖）新的電催化劑包含原子分散的鉑、鐵單原子和鉑鐵納米顆粒。資料來源：香港科技大學
現在，由香港科技大學化學與生物工程系邵敏華教授領導的研究小組發現了一種新的配方。它不僅將鉑金的使用比例減少了80%，而且在細胞的耐久性水平方面也創下了記錄。
香港科技大學化學與生物工程系教授、香港科技大學能源研究所所長邵敏華手持新氫燃料電池的原型。資料來源：香港科技大學
儘管鉑金的比例很低，但研究小組開發的新型混合催化劑在經過100000次加速壓力測試后，成功地將鉑金的催化活性保持在97%，而目前的催化劑通常在僅僅30000次后性能就會下降50%以上。在另一項測試中，新的燃料電池在運行200小時后沒有顯示出任何性能衰減。
擁有如此出色的性能背後的一個原因是，新的催化劑有三個不同的反應活性點，而不是目前的催化劑中的只有一個。使用含有原子分散的鉑、鐵單原子和鉑鐵納米顆粒的配方，新的混合劑加速了反應速度，並達到了比鉑本身高3.7倍的催化活性。從理論上講，催化活性越高，它所提供的動力就越大。
香港科技大學能源研究所所長邵敏華教授說：”氫燃料電池是一種能源轉換裝置，對於我們實現碳中和世界的願望至關重要，在我們應對氣候變化的過程中，有必要擴大其使用範圍。我們很高興看到我們的研究結果使這一目標更近一步。感謝政府的綠色技術基金，我們將尋求進一步完善該催化劑，使其與燃料電池汽車和其他電化學設備兼容。”
該研究得到了中國國家重點研發計劃、深圳市科技創新委員會和香港特別行政區研究資助局的資金支持。該研究結果最近發表在《自然-催化》雜誌上。