最近英国伦敦帝国理工学院研究人员开发出一种氢燃料电池，使用铁元素代替稀有而昂贵的铂，降低了氢燃料电池（2022全国新能源材料产学研合作线上报告会）的成本，该技术让氢燃料广泛部署成为可能。
氢燃料电池将氢转化为电力，而唯一的副产品是水蒸气，这使它们成为一种有吸引力的绿色便携电力替代品，特别是用于汽车领域。然而，它们的广泛使用受到了一种主要材料成本的阻碍。为了促进产生电能的反应，燃料电池依靠一种由铂制成的催化剂，而铂是昂贵而稀缺的。
现在，研究团队只使用铁、碳和氮——这些廉价且容易获得的材料——创造了一种催化剂，并表明它可以用于在高功率下运行燃料电池。
研究人员说：“目前，用于催化剂的铂约占单个燃料电池成本的60%。为了让燃料电池成为化石燃料驱动汽车的真正可行替代品，我们需要降低成本。我们更便宜的催化剂设计应该会让这成为现实，并允许部署更多使用氢作为燃料的可再生能源系统，最终减少温室气体排放，让世界走上净零排放的道路。”
该团队的创新是制造一种催化剂，其中所有的铁都以单个原子的形式分散在一个导电的碳基体中。单原子铁的化学性质与大块铁不同，大块铁的所有原子都聚集在一起，而分散的单原子铁使其更容易发生反应。
除了为燃料电池生产更便宜的催化剂外，该团队开发的方法还适用于其他过程的催化剂，例如使用大气氧作为反应物而不是昂贵的化学氧化剂的化学反应，以及废水处理中使用空气去除有害污染物。
独特的合成方法
研究人员说：“我们开发了一种制造一系列'单原子'催化剂的新方法，这为一系列新的化学和电化学过程提供了机会。具体来说，我们使用了一种独特的合成方法，称为金属转移，以避免在合成过程中形成铁团簇。这个过程应该对其他想要制备类似催化剂的科学家有所启发。”
该团队在适当的系统中测试催化剂，并希望扩大他们的新催化剂的规模，以便用于商业燃料电池。与此同时，他们正在努力提高催化剂的稳定性，使其在耐久性和效率上与铂媲美。
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