新型氫燃料電池催化劑：廉價如泥土

為了開發(fā)出更為低價的車用氫燃料電池，美國電話電報公司子公司桑迪亞國家實驗室的研究者日前優(yōu)化了一種催化劑——二氧化鉬。它就像能源催化領(lǐng)域的一匹黑馬，其每盎司2美元的價格如同泥土一樣廉價，從而代替鉑這種每盎司900美元天價的稀有元素金屬。

圖片來源：材料人網(wǎng)

經(jīng)過優(yōu)化后的催化劑分解水產(chǎn)生的氫氣總量，是原始二氧化鉬作為催化劑產(chǎn)生量的4倍。桑迪亞國家實驗室研究員斯坦仇表示，這僅僅只是開始，若研究更好地整合二氧化鉬及燃料電池體系的過程，產(chǎn)出量還將更多。

新催化劑的另一個優(yōu)勢在于，催化過程可由太陽光引發(fā)，這種特性使其能夠給遠(yuǎn)離電網(wǎng)的用戶提供更多獲得氫燃料的新方法。

不同于汽油，氫燃料在燃燒時不會向大氣中排放二氧化碳，氫和氧在燃燒過程中只產(chǎn)生水。斯坦仇稱，他們還在通過研究二氧化鉬在原子尺度的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，來使材料中不活躍的成分也能產(chǎn)生氫氣。

斯坦仇所指的不活躍成分，其實是指二氧化鉬的層次不像金屬一樣是分子的螺栓固定，相反是足夠松散以至于彼此間可發(fā)生滑移——可做潤滑劑，類似于石墨的片層結(jié)構(gòu)，并具有很大的內(nèi)表面積。

而這也是難點所在：盡管這些納米結(jié)構(gòu)的邊緣在催化氫能力上可以與鉑相提并論，但由于這些多余的結(jié)構(gòu)，商業(yè)催化劑就需要大量的二氧化鉬。為解決此類難題，另一位研究員布萊恩·卡爾表示，最有效的方法是在溶液中用鋰來分離這些納米層，使得材料分離時將分子點陣變?yōu)椴煌男问?，而所獲得的最終產(chǎn)物同樣具有催化作用。