作者约书亚·阿
康乃尔大学克里施分校 信用:CC0公共领域 康奈尔大学的化学家发现了一类非贵重金属衍生物，它能以很低的成本催化与铂差不多的燃料电池反应
这一发现拉近了氢燃料电池以最小的温室气体排放高效驱动汽车、发电机甚至宇宙飞船的未来
“这些较便宜的金属将使氢燃料电池得到更广泛的应用，”埃克特·D说
阿布鲁尼亚，埃米莉姆
艺术与科学学院化学与化学生物学系夏莫特教授
“它们将推动我们远离化石燃料，转向可再生能源
" 阿布鲁尼亚，与合著者弗朗西斯·迪萨尔沃，约翰·阿
纽曼化学荣誉退休教授；博士生曾瑞；姚洋，博士
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'21;冯，博士
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21岁，厦门大学客座研究生李慧琪；和劳伦M
吉布22岁时在《科学进展》杂志上发表了这一发现
只要内燃机统治街道，烟雾弥漫天空，很难想象一个可持续的交通未来
氢燃料电池将氢直接转化为电能，副产品只有水和少量的热量，是很有前途的可再生能源
燃料电池的一个关键部分是氧还原反应，这是一个臭名昭著的缓慢过程——阿布鲁尼亚经常称之为“上帝对电化学的集体惩罚”——传统上是由铂和其他贵金属加速的
铂是一种典型的催化剂，它能导电，能泰然自若地催化最不稳定的反应，并且足够坚韧，能在燃料电池恶劣的酸性环境中生存
但是它可能非常昂贵
然而，最近，更宽容的碱性燃料电池变得越来越突出，这增加了一种可能性，即较便宜的金属，一旦排除它们对酸性环境的脆弱性，可能会在这些更温和的下一代燃料电池中取代铂
阿布鲁尼亚和他的团队着手设计一种便宜的材料，适合碱性燃料电池，它可以导电并像铂一样有效地催化ORR反应
阿布鲁尼亚说，过渡金属氮化物是一个明显的选择，迪萨尔沃是这些材料的世界专家
一类源自钴、锰、铁和其他过渡金属的化合物，TMNs导电，当暴露在空气中时，倾向于形成薄的氧基外壳，为催化化学反应提供完美的表面
在合成了一系列具有导电氮化物内核和活性氧化物外壳的TMN之后，该团队在一个模型氢燃料电池中测试了每种候选催化剂
锰基和铁基候选材料表现强劲
阿布鲁尼亚说，但氮化钴催化剂是“明显的赢家”，其效率与铂几乎相同，但成本比2月低475倍
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这些节省可能有助于最终将氢燃料电池带出实验室，进入主流
如果负担得起的话，燃料电池可以用一种可持续的替代物来代替内燃机和汽车电池，这种替代物以稳定的氢饮食为食，永远不需要充电，并且只浪费10%的能量来运转
相比之下，一台典型的汽车发动机大约浪费75%的能量
阿布鲁尼亚说:“氢燃料电池非常强大，使你能够以更传统的发动机所不具备的效率运行。”
“人们认识到燃料电池是未来的发展方向
诀窍是设计稳定和负担得起的催化剂，使这一切成为可能
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