全世界大約有10億輛汽車在路上行駛。其中，只有少數(shù)幾輛汽車使用氫氣作為燃料。

丹麥哥本哈根大學(xué)的一個(gè)研究小組最近表示，期望他們開(kāi)發(fā)的“新突破”可以逆轉(zhuǎn)這一數(shù)字。新的突破是開(kāi)發(fā)了可用于生產(chǎn)更便宜，更可持續(xù)的氫動(dòng)力汽車的催化劑。

當(dāng)前，氫車輛不容易被發(fā)現(xiàn)。部分原因是氫氣汽車含有約50克的鉑，與其他汽車相比，鉑在燃料電池中起催化劑的作用。

其他普通車輛僅需要約5克這種稀有而昂貴的鉑。在主要生產(chǎn)地區(qū)南非，每年僅開(kāi)采100噸鉑，因此不可避免地價(jià)格昂貴。

哥本哈根大學(xué)化學(xué)系的研究小組開(kāi)發(fā)了一種不需要大量鉑的新型催化劑，并將其發(fā)表在最新一期的材料科學(xué)期刊《自然材料》上。

有人認(rèn)為，凈化空氣的氫燃料汽車可以成為全球標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)殡S著新催化劑的開(kāi)發(fā)，它們更便宜，更耐用。

該論文的作者化學(xué)系的Matthias Arenz教授說(shuō)：“我們已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中開(kāi)發(fā)了一種催化劑，該催化劑僅使用了當(dāng)前汽車氫燃料電池所需鉑金的一小部分。它接近于其他常規(guī)車輛中鉑的使用量。我們正在接近?！?/span>

“特別是，這次開(kāi)發(fā)的催化劑比目前氫動(dòng)力汽車中使用的催化劑穩(wěn)定得多，”阿倫斯補(bǔ)充說(shuō)。

氫能汽車的轉(zhuǎn)變

可持續(xù)技術(shù)通常會(huì)受到稀有材料供應(yīng)有限的困擾，從而限制了技術(shù)的可擴(kuò)展性。由于這些限制，不可能在短時(shí)間內(nèi)用氫模型替換世界各地的汽車。但是，新技術(shù)可以改變游戲規(guī)則。

該大學(xué)化學(xué)系高熵合金催化劑中心主任揚(yáng)·羅斯梅斯?fàn)枺↗an Rossmeisl）教授說(shuō)：“這種新型催化劑將使氫載體的大規(guī)模生產(chǎn)比過(guò)去可以實(shí)現(xiàn)的規(guī)模大得多。”

這種新型催化劑每克鉑可以產(chǎn)生更多的功率，從而大大提高了氫燃料電池的效率。因此，觀察到氫燃料電池車輛的生產(chǎn)將變得更加可持續(xù)。

由氫驅(qū)動(dòng)的車輛。從左到右分別是現(xiàn)代汽車的SUV Nexo，豐田的Mirai（2015）和本田的FCX Clarity（2008）。WikiCommons

高耐久性和低鉑含量

由于在化學(xué)反應(yīng)中僅催化劑的表面被活化，因此需要盡可能多的鉑原子來(lái)覆蓋該表面。催化劑也必須耐用，這是關(guān)鍵。

當(dāng)今的催化劑基于涂覆在碳上的鉑納米顆粒，以獲得盡可能多的表面積。這里的問(wèn)題是碳使催化劑不穩(wěn)定。

因此，研究小組使新催化劑無(wú)碳。它開(kāi)發(fā)了一種具有豐富表面積和高耐用性的納米線網(wǎng)絡(luò)，而不是納米粒子。

羅斯·梅斯?fàn)枺≧oss Maysle）教授說(shuō)：“這一突破使氫汽車的推廣變得更加實(shí)用?！睆?qiáng)調(diào)。

鉑用作燃料電池中氧氣還原的催化劑。在這項(xiàng)研究中，氫燃料電池中鉑的用量已大大減少，耐用性得到了改善，從而導(dǎo)致氫車輛的普及。該照片顯示了通過(guò)以氣態(tài)運(yùn)輸而生長(zhǎng)的純鉑金晶體。WikiCommons / Periodictableru

與汽車行業(yè)的對(duì)話

研究小組計(jì)劃擴(kuò)大研究結(jié)果，以便下一步可以在實(shí)際的氫燃料汽車中實(shí)施新技術(shù)。

Arends說(shuō)：“我們正在與汽車制造商討論如何在實(shí)踐中應(yīng)用這一突破性技術(shù)。這種情況看起來(lái)非常有希望。”

這是哥本哈根大學(xué)高熵合金催化中心（CHEAC）所有研究人員合作的第一篇論文，并得到丹麥國(guó)家研究基金會(huì)的支持。

“我們的催化劑中心正在開(kāi)發(fā)新型催化劑材料，這些材料可以產(chǎn)生可持續(xù)的化學(xué)物質(zhì)和燃料，幫助使化學(xué)工業(yè)更加環(huán)保。”向前邁出的重要一步是，我們確保了通過(guò)某種方法擴(kuò)大生產(chǎn)的可能性。”

來(lái)源：騰訊新聞