加州大學洛杉磯分校亨利·薩姆厄里工程與應用科學學院的研究人員領導一個研究團隊，開發(fā)出使用三種金屬化合物制成的納米結構，在降低生產成本的同時，增加了燃料電池的效率和耐久性。他們的方案解決了這項技術一直停滯不前的棘手問題。
加州大學洛杉磯分校材料科學與工程專業(yè)副教授，這項研究的首席研究員Yu Huang，將研究成果發(fā)表在6月12日的《科學》期刊上。
質子交換膜燃料電池作為清潔能源技術，有著廣泛的應用包括在零排放汽車上的使用。燃料電池的工作原理是引發(fā)氫燃料和空氣中的氧氣發(fā)生化學反應產生電力，而且它們產生的副產品是水而不是傳統(tǒng)汽車排放的污染物和溫室氣體。
發(fā)生在質子交換膜燃料電池中的化學反應是由金屬催化的。這些化學反應中有一個是氧化還原反應，它通常使用的鉑作為催化劑。但鉑的高成本一直是阻礙廣泛采用燃料電池的主要因素。科學家們研究了替代催化劑包括用鉑–鎳化合物，但到目前為止，沒有得到一個可行的解決方案。
研究人員使用了一種被稱為“表面摻雜”的表面工程技術，發(fā)明了一個更高效，更持久以及生產成本更低的燃料電池，他們在電池中鉑鎳納米結構的表面加入了叫做鉬的第三種金屬。這個變化使合金表面更穩(wěn)定而且能夠防止長時間使用過程中鎳和鉑的損失。
這項研究發(fā)現(xiàn)，鉑鎳鉬表面的納米結構比目前市場上的鉑碳復合催化劑效率高出81倍。而且這個三種金屬化合物使用一段時間之后，仍能保持95%的催化效率，明顯優(yōu)于鉑鎳催化劑66%或更少的催化效率。
“我們發(fā)現(xiàn)第三種過渡金屬的加入，明顯提高了效率和耐久性，降低了成本，”Huang說，他也是加利福尼亞納米技術研究院的成員。“此外，表明摻雜技術也可以應用于一系列的催化劑中，同時為環(huán)境保護，能源生產和化工產品尋找高效催化劑的催化劑工程開辟了一條新路徑。”
