德國柏林工業(yè)大學(xué)研究人員和來自美國的學(xué)者合作，共同研發(fā)出一種新型鉑合金，這種新型催化劑可節(jié)約大量的貴金屬鉑，使氫燃料電池的化學(xué)反應(yīng)成本降低80％，這項(xiàng)研究成果刊登于最新一期《自然·化學(xué)》雜志。

作為新型清潔能源之一的氫燃料電池，除可替代傳統(tǒng)車用柴油和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)外，還可廣泛用于電力供應(yīng)，以及便攜式電子設(shè)備，如筆記本電腦。氫燃料電池的工作原理實(shí)際上是個(gè)電化學(xué)過程，在這個(gè)過程中氫氣和氧氣結(jié)合，釋放出電和水，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成任何污染。為了使這個(gè)過程快速和高效，需要使用大量貴金屬鉑作為催化劑。然而鉑材料昂貴，而且是稀有資源，因此，發(fā)展氫燃料電池的關(guān)鍵是研發(fā)可替代鉑的高效廉價(jià)催化劑。

研究人員將鉑與銅混合，然后從鉑銅合金中去除部分銅，形成直徑只有幾納米的球狀鉑銅催化劑顆粒，這種球狀鉑銅顆粒里面是銅，外殼是只有幾個(gè)原子厚度的鉑，從而極大減少了鉑的使用量。研究人員證實(shí)，通過銅鉑金屬混合和去除部分銅的過程，可使催化劑合金顆粒表面鉑原子的排列密度比普通鉑緊密得多。這種反常結(jié)構(gòu)減少了這些顆粒上氧原子的結(jié)合力，使鉑合金催化劑比純鉑催化劑性能更好，讓氫燃料電池制造成本大大降低。

研究人員的進(jìn)一步試驗(yàn)證明，催化劑表面金屬鉑結(jié)構(gòu)的改變，可以優(yōu)化催化劑的活性。該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人彼得·斯特拉瑟指出，類似的結(jié)構(gòu)變化也適用其他的貴金屬，對(duì)降低使用貴金屬的化學(xué)過程成本具有普遍意義。研究人員將進(jìn)一步研究鉑與其他非貴金屬的結(jié)合效果，以期找到性能更加優(yōu)良的催化劑。