氫燃料是化石燃料最有希望的清潔和可持續(xù)替代品之一，而廉價(jià)、高效的燃料電池和水電解槽將成為氫燃料經(jīng)濟(jì)的基石。這些設(shè)備依靠電催化劑來(lái)工作，因此開發(fā)高效低成本的催化劑對(duì)于使氫燃料成為可行的替代品將至關(guān)重要。

據(jù)外媒報(bào)道，近日阿爾托大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種新型催化劑材料來(lái)改善這些技術(shù)。

據(jù)了解，氧還原反應(yīng)（ORR）和析氧反應(yīng)（OER）是最重要的電化學(xué)反應(yīng)，這限制了氫燃料電池的效率、水電解槽和高容量金屬空氣電池。

阿爾托的科學(xué)家與法國(guó)CNRS和奧地利維也納的研究人員合作，開發(fā)了一種新型催化劑，該催化劑比目前其他雙功能催化劑更有效地驅(qū)動(dòng)這些反應(yīng)。通過(guò)對(duì)催化劑沉積材料的選擇，新催化劑的電催化活性會(huì)發(fā)生顯著變化。

領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)工作的阿爾托研究員穆罕默德·塔瓦科利博士說(shuō)：“我們希望用由過(guò)渡金屬、碳和氮等廉價(jià)和富含地球的元素組成的高活性、穩(wěn)定的替代品來(lái)取代基于貴鉑和銥的昂貴且稀缺的傳統(tǒng)催化劑?！?/p>

阿爾托團(tuán)隊(duì)與CNRS合作，生產(chǎn)了一種高度多孔的石墨烯-碳納米管混合物，并在其中摻入了其他它已知元素的單個(gè)原子，制成了良好的催化劑。石墨烯和碳納米管分別是單原子厚的二維和一維碳同素異形體，比傳統(tǒng)材料有更優(yōu)異的性能。

據(jù)悉，他們開發(fā)了一種簡(jiǎn)單且可擴(kuò)展的方法來(lái)同時(shí)生長(zhǎng)這些納米材料，并將其特性組合在一個(gè)產(chǎn)品中。在這一步工藝中，他們還可以用氮或鈷和鉬的單原子摻雜石墨烯，作為生產(chǎn)單原子催化劑的有前途的策略。

與制造單原子催化劑的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手策略相比，阿爾托＆CNRS團(tuán)隊(duì)使用的方法更簡(jiǎn)單，一步到位，降低了成本。