2022-07-28 10:26
作为一种环保能源，氢燃料电池具有广泛的应用前景。然而，这种电池中使用的传统催化剂成本高、效率低，阻碍了现有技术的商业化。据外媒报道，东北大学（Northeastern）等机构的研究人员发现了一种新型催化剂，不需要使用贵金属，有望取代常用的铂基催化剂。
（图片来源：东北大学）
在氢燃料电池中，催化剂用以加速能量转换过程，即氧还原反应。东北大学的物理学教授Arun Bansil表示，可持续性催化剂应由“储量丰富的材料”制成，而且当氧气被引入化学反应时，不会产生碳排放。
东北大学的研究人员一直在研究特定种类的催化剂，即所谓的“氮配位铁催化剂”（nitrogen-coordinated iron catalysts），作为潜在的可持续选项。从分子上来说，氮配位铁催化剂被定义为由四个氮原子包围的铁原子。氮原子称为“配体”，可与中心金属原子结合形成更大复合物的分子。
“这是一个众所周知的结构。”Bansil表示，通过添加第五个配体（即在四个氮基上再加上一个），可以形成更稳定、更坚固的电催化剂。
第五个配体提高了催化剂的耐用性。“当氧气被添加到结构中时，第五个配体似乎在设法将铁保持在铁-氮平面上。”如果第五个配体不存在，当氧气进入这些复合物中时，铁就会从铁氮平面上脱落，从而使催化剂“不那么持久”。
研究人员使用X射线发射光谱和Mössbauer光谱（计算化学中的技术）进行观察，希望能进一步了解这种催化剂的运行机制，以进行合理设计和改良材料。研究人员表示：“在制备过程中，使用这种计算方法，有助于确定催化剂发生变化时的催化位点。所提供的图片也有助于发现哪些催化剂更稳定。”
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