成本低千倍的非贵金属氢燃料电池催化剂问世

作为未来能源之一而备受关注的氢燃料电池，其局限在于价格。这是因为必须使用昂贵的贵金属铂作为催化剂。不过，国内研究团队开发出一种比铂便宜1000倍以上的催化剂材料，有望大幅降低成本。

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韩国科学技术院（KAIST）22日表示，新材料工程系教授 Jo Eunae 研究团队与 Pohang University of Science and Technology（POSTECH）教授 Han Jeongwoo 研究团队合作，成功开发出可以替代铂的非贵金属催化剂，并成功阐明了该材料的高活性机理。

用于氢燃料汽车的质子交换膜燃料电池（PEMFC）在电极催化剂中大量使用铂催化剂。尤其是在燃料电池空气极中的电化学反应速度极慢，为提高反应速率，电极上需要大量铂催化剂。研究团队开发出了可替代铂的空气极用“单原子铁–氮–碳–磷材料”，并阐明了其活性机理。该催化剂不仅可应用于目前已实现商业化的质子交换膜燃料电池（PEMFC），也可应用于下一代燃料电池——阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）。其结构特点是：少量铁元素以原子尺度分散在碳中，周围则由氮和磷结合构成。

Jo 教授表示：“通过在现有的单原子铁–氮–碳催化剂的活性位点掺入磷元素，我们克服了原有的局限并成功提升了性能。燃料电池是复杂的反应装置，即使开发出新型催化剂，真正应用到实际燃料电池中往往也很困难，而这次开发的催化剂成功应用于质子交换膜燃料电池和阴离子交换膜燃料电池，并在两种体系中都实现了性能提升。”

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本次研究成果已于上月3日在线发表在美国化学会催化领域国际学术期刊《ACS Catalysis》上，并被选为该期刊的辅助封面论文（Supplementary front cover）。（论文题目：Transformation of the Active Moiety in Phosphorus-Doped Fe-N-C for Highly Efficient Oxygen Reduction Reaction）

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