香港科技大学开发出世界上最耐用的氢燃料电池 加速绿色能源广泛应用

2022年9月15日09:22:58香港科技大学开发出世界上最耐用的氢燃料电池 加速绿色能源广泛应用已关闭评论


    香港科技大学(HKUST)的科学家已经开发出一种新的氢燃料电池。它不仅是迄今为止世界上最耐用的,而且更具成本效益,为更广泛地应用绿色能源以实现碳中性世界铺平了道路。氢燃料电池是一种很有前途的清洁能源选择,它们通过将氢气和氧气转化为电能来有效地发电,而在这一过程中二氧化碳、微粒物质和其他可能导致烟雾和其他健康问题的空气污染物的排放为零。
    氢燃料电池尽管具有环境效益并经过多年的发展,但仍未广泛商业化。这是因为它的发电在很大程度上取决于电催化剂--它主要由非常昂贵和稀有的金属铂组成。
    研究人员一直在努力开发替代品,用更常见和更便宜的材料如铁氮碳来代替铂金。然而,这些材料要么被证明在发电方面效率低下,要么存在耐久性差的问题。
    香港科技大学开发出世界上最耐用的氢燃料电池 加速绿色能源广泛应用
    (左图)新的混合催化剂在经过10万次加速压力测试后,铂金的催化活性保持在97%;(右图)新的电催化剂包含原子分散的铂、铁单原子和铂铁纳米颗粒。资料来源:香港科技大学
    现在,由香港科技大学化学与生物工程系邵敏华教授领导的研究小组发现了一种新的配方。它不仅将铂金的使用比例减少了80%,而且在细胞的耐久性水平方面也创下了记录。
    香港科技大学开发出世界上最耐用的氢燃料电池 加速绿色能源广泛应用
    香港科技大学化学与生物工程系教授、香港科技大学能源研究所所长邵敏华手持新氢燃料电池的原型。资料来源:香港科技大学
    尽管铂金的比例很低,但研究小组开发的新型混合催化剂在经过100000次加速压力测试后,成功地将铂金的催化活性保持在97%,而目前的催化剂通常在仅仅30000次后性能就会下降50%以上。在另一项测试中,新的燃料电池在运行200小时后没有显示出任何性能衰减。
    拥有如此出色的性能背后的一个原因是,新的催化剂有三个不同的反应活性点,而不是目前的催化剂中的只有一个。使用含有原子分散的铂、铁单原子和铂铁纳米颗粒的配方,新的混合剂加速了反应速度,并达到了比铂本身高3.7倍的催化活性。从理论上讲,催化活性越高,它所提供的动力就越大。
    香港科技大学能源研究所所长邵敏华教授说:"氢燃料电池是一种能源转换装置,对于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一步。感谢政府的绿色技术基金,我们将寻求进一步完善该催化剂,使其与燃料电池汽车和其他电化学设备兼容。"
    该研究得到了中国国家重点研发计划、深圳市科技创新委员会和香港特别行政区研究资助局的资金支持。该研究结果最近发表在《自然-催化》杂志上。