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据物理学家组织网2月18日(北京时间)报道,美国能源部太平洋西北国家实验室的研究人员,首次采用铁基催化剂快速、高效分裂氢气发电,使燃料电池的成本大大降
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<P> 据物理学家组织网2月18日(北京时间)报道,美国能源部太平洋西北国家实验室的研究人员,首次采用铁基催化剂快速、高效分裂氢气发电,使<STRONG><A href="http://www.cps800.com/news/40174.htm">燃料电池</A></STRONG>的成本大大降低。该研究成果刊登在最新一期《自然·化学》在线版上。 </P> <P> 该实验室分子电催化中心带头人、化学家R.莫里斯·布洛克说,现在燃料电池采用铂作为催化剂,其缺点是价格要比铁超出1000倍。而他的研究小组已经开发使用较为便宜的金属,如将镍和铁作为催化剂,可以快速分割氢达到每秒两个分子,接近商业催化剂的效率。 </P> <P> 燃料电池是通过氢使化学燃料中的电子发电:一大块金属的铂作为催化剂,爆裂一个氢分子如同炸开个鸡蛋,像蛋清一样的白色电子“淌”出形成电流。由于铂特殊的化学性质能够做到这一点,因此化学家不能简单地用更便宜的铁或镍取代这种昂贵的金属。然而,一种存在于自然界中被称为“氢化酶”的分子可使铁分裂氢。 </P> <P> 布洛克和同事受到氢化酶运用铁作为催化剂的启发,首先创造了几个潜在的分子用于测试;然后对于表现最佳的分子确定其形状和调整内部电子的力量,以取得更多的改进。 </P> <P> 要做到这一点,需要在早期过程中不均衡地分离氢分子。鉴于一个氢分子是由两个质子和两个电子构成,研究中需用催化剂先拖拽走一个质子并将其发送,而之后其会被一种叫做质子受体的分子捕捉。在实际的燃料电池中,这种受体将被氧化。一旦最初的质子与其电子之间的拉拢力量消散,电极便会很容易拽掉第一个电子。然后,另一个质子和电子也同样会被移除,这样,两个电子就会穿梭于电极间。</P> <P> 通过实验的设计,研究团队测定了催化剂分裂氢分子的速度,最高值大约每秒可以分裂两个分子。此外,研究人员还确定了其过电压,以衡量催化剂的效率。结果显示,过电压达160—220毫伏,显然已经具有商业催化剂的效率。研究团队目前正在设法减缓这些反应步骤,以便也可加快其速度,以及确定在最佳条件下掌控该催化剂的执行效果。 </P> <P> 编辑圈点 </P> <P> 动力电池的高昂成本,一直都是电动汽车实现商业化普及的最大绊脚石。具体到燃料电池汽车上,电池整体成本被抬高的原因之一,便是使用“白金”——铂作为催化剂。为此,科学家们此前一直在寻找更为价廉物美的替代品,并在碳、铁材料方面取得了一定进展,但到目前为止尚未实现重大突破。如果类似美国团队这样的研究最终能够实现商业化应用,新能源汽车的整体发展态势和路径方向,或许都将因此发生转变。▇</P>