普林斯顿大学发现铂替代品 或可研发更便宜的燃料电池

众所周知，铂非常昂贵，也是氢燃料电池（电动汽车的能源之一）大规模应用的严重障碍之一，因为氢燃料电池需要使用铂。不过，据外媒报道，美国普林斯顿大学生物与化学工程系教授Bruce E.Koel领导的研究团队已经成功找到了一种更便宜的铂材料替代品。研究人员发现了一种基于铪的化合物，其工作效率约为铂材料的60%，但其成本仅为铂材料成本的五分之一左右。燃料电池的工作原理是将储存在氢原子中的能量直接转化为电能。美国国家航空航天局长期以来一直在使用燃料电池为卫星和其他太空任务提供动力，现在它们也被用于电动汽车和公交车。氢是地球和宇宙中最简单、最丰富的元素。在最基本的层面上，燃料电池通过将氢分解为质子和电子来发电。质子流经薄膜并与氧气结合形成水，带负电的电子流向燃料电池中带正电的电极。电子流是燃料电池产生的电流，可以为发动机或其他电子设备提供动力。然而，裂解过程需要诸如铂之类的材料作为催化剂。催化剂也用于由氢气提供动力以产生氢气的燃料电池中。在最理想且无化石燃料的情况下，可再生电力可以在催化剂的帮助下分解水分子，将水分解为氧气和氢气。催化剂的效率越高，分解水所需的能量就越少。一些先进的燃料电池，如再生燃料电池，将上述两种反应结合在一起。然而，目前大多数燃料电池都依赖于独立系统产生的氢气来成为氢燃料电池。然而，目前，用于这两种反应的最佳催化剂是铂族贵金属。研究人员认为铂是完美的。铂族贵金属可以快速有效地催化化学反应以提取氢气，并且这些金属可以承受这种反应所需的苛刻酸性条件。然而，问题是铂既稀有又昂贵。然而，研究人员认为，用于电动汽车和其他应用的氢燃料电池不需要铂作为完美的材料。研究人员发现，氢氧化铪是一种很好的替代品，可以用氮等离子体处理，将氮原子吸收到材料中。以前，许多材料由于缺乏导电性而被忽视。然而，研究人员发现，用氮等离子体处理氧化铪可以形成一种薄膜材料，这种材料可以作为高活性催化剂，并在强酸条件下生存。尽管这种铪基薄膜的效率只有铂的三分之二左右，但它的价格要便宜得多。研究人员计划在下一步测试锆，因为锆更便宜。尽管这种材料非常适合燃料电池，但研究人员认为，在使用催化剂电化学分解水以生产氢气作为燃料的系统中，它是最有价值的材料。此外，研究人员强调，这一发现在不久的将来将无法将低成本的新技术商业化。目前，这种材料的制造过程非常复杂，仅限于实验室。尽管他们已经确定了这种薄膜的性能，但他们仍然需要考虑大规模生产这种材料所需的工程技术。然而，这项研究为进一步探索铂替代材料打开了大门。

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