氢燃料电池氢氧化铪催化剂可能会取代铂金吗？-北极星氢能网

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任何有过购买珠宝经历的人，都可证明，铂金非常昂贵。这对消费者来说感觉难以忍受，但对前途光明的电动汽车来说，氢燃料电池也是发展的严重障碍，因为氢燃料电池必须要使用铂金。

（来源：微信公众号“hydrogenfuelcellinfo” ID：hydrogenfuelcellinfo 作者：Becky）

由普林斯顿大学化学与生物工程学院Bruce E. Koel所领导的研发团队，打开了通往那些便宜的多的替代品的大门。今年4月在《自然通讯》上发表的文章里，这些研发人员在报告中说，一种以铪为基础的化合物的效率为铂金材料的60%左右，但成本仅为铂金的1/5左右。

“我们希望能找到一些含量丰富而又便宜的催化剂，HiT Nano Inc.的首席科学家，杨晓芳（音译），普林斯顿大学的客座研究员，她和Koel共同参与了这个项目。

燃料电池的工作原理是将存储在氢原子中的能量转化为电能。NASA一直以来，利用燃料电池为卫星和其它太空任务提供动力。今天，这些燃料电池也可以用在电动汽车和公交车上。

氢能是不仅是地球上最简单含量最为丰富的元素，放眼全宇宙也是。

就最基本来说，燃料电池通过将氢分解成质子和电子两部分来发电。质子能过膜与氧气结合生成水。带负电荷的电子通往燃料电池中带正电荷的极。这种电子流是燃料电池产生的电流，可为发动机和其它的设备提供动力。而这种分解需要作为催化剂才能进行反应。

催化剂也可用在制氢的过程中，获得的氢气作为燃料电池的燃料。在最为理想和化石燃料无关的情况下，可再生电力，在催化剂的作用下，把水分解成两年氢原子和一个氧原子。催化剂效率越高，分解水所需要的电力就越少。

一些技术先进的燃料电池，又称为再生燃料电池，可把这2种反应结合起来。但目前大多数燃料电池都依赖由独立系统获得的氢气，这些氢气以燃料来进行销售。

现在，把这种反应结合在一起的最好的催化剂是铂族金属。Koel说“研发人员认为这种情况不会发生什么改变，因为铂金是完美的“，加上金属可以承受苛刻的酸性条件，在目前的情况，利用和铂族金属进行电化学反应，来制氢是快速且有效的。

但问题是，铂金非常稀少而且昂贵。“简直无法想像用基于铂金的燃料电池取代现在的一些交通设施“， Koel说。”在这种规模下利用稀有的铂金太昂贵了“。

对于这些应用，可能并不需要完美的铂金。研究发员发现，氢氧化铪是一种很好的替代品，它通过氮等离子体处理，将氮原子纳入材料中。

在这之前，有很多材料因为不导电而被忽视了。研究人员发现，用氮等离子体处理氧化铪会形成一层薄膜，这种薄膜可作为一种高活性的催化剂，在强酸的条件下也能存活。

尽管这种以铪为基础的薄膜的效率只有铂金的2/3左右，但铪要铂金便宜的多。研究人员计划接下来用锆试试，因为锆更便宜。

尽管这些催化剂都可以用在燃料电池上，但是杨和Koel坚信这些材料在利用催化剂在电解水制氢的系统中，最有利用的价值。

杨说“未来的可再生经济很大程度上取决于我们如何有效的电解水制氢”。“这个步骤相当的重要”。

杨和Koel强调说她们的发现并不会很快导致新技术的出现-哪怕是不久的将来。目前，这种材料的生产过程非常复杂，而且仅限于实验室应用。虽然研发人员已确定这种薄膜的性能，但人们总要考虑大规模推广这种材料所需要工程技术。这就为进一步探索可取代铂金的材料打开了大门。

Koel说“我们仍然不能理解这种材料为什么如此特殊，但我们对已测量的性能数据非常有信心”，“这种材料非常复杂，所以我们还有大量的工作要做”。

原标题：氢氧化铪催化剂可能会取代铂金吗？

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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