Platina för dyrt? Ny katalysator sänker bränslecellskostnaden

Imperial College London har utvecklat en vätebränslecell som använder en katalysator gjord av järn istället för sällsynt och dyr platina, vilket minskar kostnaden för vätebränsleceller. Tekniken möjliggör en utbredd utbyggnad av vätgasbränslen och kommer i slutändan att sätta världen på en väg mot nettonollutsläpp genom att minska utsläppen av växthusgaser.

Vätebränsleceller omvandlar väte till el med den enda biprodukten som vattenånga, vilket gör dem till ett attraktivt grönt alternativ, särskilt för bilindustrin. Men deras utbredda användning har delvis hindrats av kostnaden för en av huvudkomponenterna. För att underlätta reaktionerna som genererar elektricitet är bränsleceller beroende av katalysatorer gjorda av platina, som är dyra och knappa.

Ledande forskare professor Anthony Kousenak, från Imperials kemiska institution, sa: "För närvarande kommer cirka 60% av kostnaden för en enda bränslecell från platinakatalysatorer. För att bränsleceller ska vara ett verkligt lönsamt alternativ till fossila bränslen måste vi få ner kostnaderna. "

Nu har ett europeiskt team som leds av forskare vid Imperial College London skapat en katalysator som endast använder järn, kol och kväve, ett billigt och lättillgängligt material, och har visat att det kan användas för att driva bränslen med hög effekt Batteri. Deras resultat publicerades i tidskriften Nature Catalysis den 25: e.

I denna nya katalysator dispergeras allt järn i en ledande kolmatris i form av enskilda atomer. Alla atomer i den är grupperade tillsammans, vilket gör den mer reaktiv. Dessa egenskaper innebär att järn underlättar de reaktioner som behövs i bränsleceller och är ett bra substitut för platina. I laboratorietester visade teamet att i ett verkligt bränslecellssystem närmar sig prestandan hos den enatomiga järnkatalysatorn den för platinabaserade katalysatorer.

Dessutom kan metoden som utvecklats av teamet också vara tillämplig på andra applikationer utöver bränsleceller, såsom kemiska reaktioner som använder atmosfäriskt syre snarare än dyra kemiska oxidanter som reaktanter och avloppsrening som använder luft för att avlägsna skadliga föroreningar.

Huvudförfattare Dr Assad Mahmood, från Imperials kemiska institution, sa: "Vi har utvecklat en ny metod för att skapa en rad "enatomiga" katalysatorer, som utgör grunden för ett nytt sortiment av kemi och elektrokemi. Processen erbjuder möjligheter. Specifikt använde vi en syntetisk metod som kallas "transmetalation" som undviker bildandet av järnkluster under syntesen. Denna process kan vara till hjälp för andra forskare som vill göra liknande katalysatorer fördelaktiga.