随着人们转向更清洁的交通方式，氢燃料电池在汽车上的应用越来越受欢迎。但传统上，这种技术一直受到零部件成本和使用寿命等问题的阻碍，这使它无法在汽车行业站稳脚跟。
最近，一个多学科、多机构的研究小组发现了一种解决这两个问题的方法——燃料电池的一种关键成分——驱动反应的催化剂。他们的研究最近发表在《自然催化》杂志上。
Ramani位于圣路易斯的华盛顿大学的部分研究工作由维贾伊·拉马尼(Vijay Ramani)领导，他是麦凯维工程学院(McKelvey School of Engineering)的罗马b和雷蒙德·h·威特科夫(Raymond H. Wittcoff)杰出大学教授，也是这项研究的通讯作者。
氢氧聚合物电解质膜燃料电池(PEMFCs)将氢和氧进行电化学反应，产生电能，只释放出水作为副产品，使其成为汽油或电动汽车的诱人替代品。燃料电池通常使用铂催化剂来加速氧电极上的反应，但铂很贵。燃料电池的启动和运行也引入了副作用，破坏了催化剂的功效。
研究小组展示了一种高性能的无铂族金属(pgmfree)催化剂，有效地解决了成本和耐久性的双重问题。他们合成了一种催化活性位点超精细分散的钴-氮-碳催化剂。他们证明，该催化剂的性能接近最先进的无pgm催化剂，稳定性是最好的无pgm铁-氮-碳催化剂的四倍。
Ramani的实验室专注于在真正的燃料电池中测试这些催化剂。他和他小组的博士生程鹤设计了高性能的膜电极组件，并检测了催化剂在实际使用中受到严格压力时的性能。该催化剂达到了能源部6037s (DOE)的性能指标，在所有非铁基pgmfree催化剂中表现出最高的活性。
通过详细的原子级物理表征和超级计算机对降解机理的模拟，该团队计划进一步提高这种催化剂的活性和稳定性，使其在不久的将来可以与铂匹敌，甚至可能超过铂。
圣路易斯华盛顿大学的麦凯维工程学院提倡独立探究和教育，强调科学卓越、创新和无边界的合作。麦凯维工程在各院系的研究和研究生项目中都名列前茅，尤其是在生物医学工程、环境工程和计算机方面，而且拥有全国最优秀的本科生项目之一。我们拥有140名全职教师、1387名本科生、1448名研究生和21000名在世校友，我们正在努力解决一些社会最大的挑战;培养学生在整个职业生涯中成为领导者和创新的能力;并成为圣路易斯地区及其他地区经济发展的催化剂。
这项研究是由美国能源部，能源效率和可再生能源，氢和燃料电池技术办公室(DOE-EERE-HFTO)和电催化联盟(ElectroCat)支持的。
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://source.wustl.edu/2020/12/new-catalyst-resolves-hydrogen-fuel-cell-cost-longevity-issues/