科学家研制出系列高性能铂合金催化剂，“氢电池”成本瓶颈有望突破

氢燃料电池是一种高效、清洁的新能源，但价格昂扬成为限制其应用的重要瓶颈。近期，中国科学技术大学梁海伟教授与林岳博士、北京航空航天大学水江澜教授等合作，发明了一种高温“硫固体胶”组成法，研制出一系列高功能铂合金催化剂，有望大幅降低氢燃料电池本钱推进其产业化。国际权威学术期刊《科学》10月22日宣布了该成果。

氢燃料电池的工作原理是氢气和氧气分别在电池的阳极和阴极产生化学反应，从而将化学能转变成电能，过程中需大量使用铂基催化剂。铂又叫白金，是一种贵金属，使得氢燃料电池的造价非常贵重。发展高活性催化剂、削减铂使用量，是氢燃料电池大规模产业化的要害性问题。

梁海伟教授联合团队经过高温“硫固体胶”组成法，利用硫原子与铂原子之间激烈的相互作用，如固体胶般将铂基合金纳米颗粒在高温下“粘”在碳载体上，避免纳米颗粒在高温下尺度变大，成功制备出46种铂合金催化剂。他们研究发现，铂合金催化活性与其表面应力存在强关联性，经过削减铂合金催化剂的晶格参数增大压缩应变，有望将催化功能进一步面向峰值。

他们从组成的46种催化剂“宗族”中筛选出数种高活性催化剂，使得氢燃料电池功能达到了世界先进水平。其间的铂钴合金催化剂，只需使用约十分之一的铂，就可以实现与商业铂碳催化剂效果适当的氢燃料电池功能。

《科学》杂志审稿人以为，这项研究展示的金属间化合物纳米颗粒对催化应用至关重要，“作者向我们展示了系列二元和多元铂基金属间化合物的尺度控制组成，令人印象深刻。”

据悉，梁海伟教授联合团队研制这项新技术历时5年多。“铂约占氢燃料电池40%的本钱，我们的目标是经过削减铂使用量，大幅降低电池价格。”梁海伟说，新技术方案为实现目标奠定了根底，但实用化还面临一系列应战，目前他们已与企业合作推进后续开发。