科大研发全球最耐久的氢燃料电池 有助推动绿色能源普及化

香港科技大学(科大)的研究团队研发了一款崭新的氢燃料电池，不仅刷新了这种电池的最高耐久性记录(1)，且更具成本效益，有助推动绿色能源的普及化及实现碳中和目标。

氢燃料电池利用氢及氧来发电，发电过程不会产生二氧化碳、悬浮粒子及其他有机会引致烟雾及健康问题的空气污染物，所以一直被视为较洁净的电能来源。虽然氢能对环境造成较少损害，亦已发展了一段时间，但始终未能大规模商业化。原因是氢燃料电池依赖电催化剂(electrocatalyst)发电。但催化剂一般由铂制成，这种金属不仅成本高昂，产量亦稀少。

科学家们一直努力寻找譬如铁-氮-碳等较常见而廉价的物质作为铂替代品，惟这些物质的催化发电效能兼耐久性均欠佳。

近日，由科大化学及生物工程学系邵敏华教授带领的团队，研发出一个新配方，不仅大幅降低铂于催化剂的所需含量达八成，更刷新氢燃料电池发电耐久性的世界记录。

虽然这款新型混合催化剂的铂含量极低，但经过十万次电压循环(2)的加速压力测试后，其催化效率仍维持在百分之97；而现时一般的催化剂经过了三万次的加速压力测试后，效率大跌逾五成。团队的另一项测试亦显示，氢燃料电池使用了新型混合催化剂后，即使持续运作超过200小时(3)，催化效果也没有出现下降。

催化剂效能出众，其中一个原因是它有三个不同类型的活性中心(active site) 进行催化作用，较只有一个活性中心的传统催化剂多。由原子分散的铂、单原子铁，以及铂铁合金纳米粒子所组成的新型混合催化剂，可以加快催化速度，产生的催化作用亦较铂催化剂高出3.7倍。理论上，催化性能愈好，燃料电池所产生的功率也会愈大。

身兼科大能源研究院院长的邵教授表示﹕「要建立一个碳中和的社会，采用氢燃料电池这种绿色能源转换设备是有必要的。面对严峻的气候危机，绿色能源的应用必需进一步加强。我很高兴这个研究成果有助我们向这个目标迈进一步。感谢政府低碳绿色科研基金的支持，我们将继续优化催化剂，令它可应用于氢燃料电池车及其他电化学能源产品。」

研究获科技部国家重点研发计划、深圳市科技创新委员会及香港研究资助局拨出经费支持，有关研究内容近日刊登于期刊《Nature Catalysis》。

(1) 根据美国能源部就氢燃料电池持久性的测试标准
(2) 把电压值设于0.6V保持三秒，其后再把电压值加大至0.9V再保持三秒为一次循环
(3) 电压值设于0.6V