據物理學家組織網6月18日(北京時間)報道，高效耐用的催化劑是燃料電池領域取得突破的關鍵。最近，德國科學家研發出一種鉑鎳納米粒子，用其作催化劑，可將燃料電池中鉑的用量減少90%。研究還發現，新納米粒子的功能由其幾何形狀和原子結構決定。發表在最新一期《納米·材料學》雜志上的最新研究將有助于科學家們提高催化劑的性能。
氫動力燃料電池除產生電能外，唯一的副產品是水，因此被看作傳統內燃機的環保替代品。但這種燃料電池的電極(化學轉化過程在此發生)需要用到大量“身價不菲”的鉑。如果沒有鉑作為催化劑，很難獲得必需的轉化效率，因此，鉑正成為發展氫燃料電池的“攔路虎”。
科學家們解釋道，氫燃料電池的催化過程只發生在鉑表面，而鉑納米粒子可增加鉑表面積，既節省材料又能提高電極效率，1公斤納米粒子的表面積相當于幾個足球場。另外，讓鉑和鎳或銅等廉價金屬相混合，還可以節省更多鉑。
在這一思路指導下，德國于利希研究中心(FZJ)和柏林工業大學的科學家成功研發出高效的鉑鎳催化劑粒子，用于將氫氣和氧氣轉變成水，其中鉑僅為以前用量的1/10。
新催化劑不由以前廣泛使用的圓形納米粒子，而由鉑—鎳合金的正八面體納米粒子組成，正八面體表面的鉑鎳原子擁有獨特的排列方式，能顯著提高氫氣和氧氣生成水的化學反應速度。
研究人員還使用德國恩斯特魯斯卡電子顯微學與電子譜學中心(ER-C)的超高清電子顯微鏡，對新納米粒子的原子結構進行了觀察。ER-C的馬克·海根博士解釋道：“我們發現，鎳和鉑原子并非均勻地分布在納米正八面體表面，這可以增加其反應活性，不過會減少其壽命。”
柏林工業大學的皮特·斯特拉瑟教授表示：“新研究告訴我們，為獲得最優的催化效果，催化劑粒子合適的幾何形狀與其組成及大小一樣重要，我們可借用這一發現來改進用來儲能的功能性材料尤其是催化劑的性能。”
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