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、高效的燃料電池和水電解槽將成為氫燃料經濟的基石。這些設備依靠電催化劑來工作，因此開發(fā)高效低成本的催化劑對于使氫燃料成為可行的替代品將至關重要。

據外媒報道，近日阿爾托大學的研究人員開發(fā)了一種新型催化劑材料來改善這些技術。

據了解，氧還原反應（ORR）和析氧反應（OER）是最重要的電化學反應，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。

阿爾托的科學家與法國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動這些反應。通過對催化劑沉積材料的選擇，新催化劑的電催化活性會發(fā)生顯著變化。

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

阿爾托團隊與CNRS合作，生產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。

據悉，他們開發(fā)了一種簡單且可擴展的方法來同時生長這些納米材料，并將其特性組合在一個產品中。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，作為生產單原子催化劑的有前途的策略。

與制造單原子催化劑的競爭對手策略相比，阿爾托＆CNRS團隊使用的方法更簡單，一步到位，降低了成本。