成本对于使燃料电池汽车成为商业上可行的技术至关重要。在过去的十年中，工程师们在降低这些系统的价格方面取得了显著进展，但在燃料电池成为汽油发动机或电池驱动马达的有力竞争替代品之前，仍有改进空间。
燃料电池价格标签的很大一部分来自材料，特别是像铂金这样的贵金属。在燃料电池的阳极中，金属从氢气中剥离电子，而在阴极中，它将氧气还原为水。一辆普通的燃料电池汽车大约需要30克铂金，成本超过4000美元。
目前的设计成本比十年前的同类产品降低了80%，铂金用量减少了五分之四（ClimateWire，6月4日）。尽管如此，在昂贵材料方面，科学家们仍在努力以更少的量做更多的事情，甚至完全不用。
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最近的一些研究突出了实现这一目标的不同策略。在本周早些时候发表在《自然·材料》杂志上的一篇论文中，德国科学家概述了一种增加铂金有效表面积的方法。由于催化过程仅发生在金属表面，因此扩大其表面积意味着它可以同时进行更多反应。
科学家们创造了一种与镍混合的铂合金，在纳米尺度上形成了三维形状——在本例中为八面体。这些微小颗粒的形状显著增加了催化剂的表面积，并且该配方使用的铂金量仅为传统设计的10%。
零铂金方法
另一个研究团队，包括北德克萨斯大学、凯斯西储大学和韩国蔚山国立科学技术研究所，研究了在完全不使用任何金属的情况下移动电子的方法，并在本月早些时候在《科学报告》中概述了他们的发现。
共同作者戴黎明和凯斯西储大学教授肯特·黑尔·史密斯解释说，该团队从碳材料石墨烯开始，并使用一种称为球磨的技术对其进行处理，形成石墨烯纳米片。研究人员还将其他分子，如碘和氯，混合到颗粒中，以调整其性质。
该材料被证明比铂金更稳定，并且更耐其他分子（如一氧化碳）的污染和中毒。这些颗粒的一种配方在阴极中产生的电流比商业铂催化剂高出33%。
尽管该技术需要一些额外的工作，但原材料便宜且易于扩大生产规模。“因此，总体而言，用于燃料电池应用的掺杂石墨烯的大规模生产成本仍然比铂金便宜得多，”戴黎明说。
研究人员正专注于使用这些纳米片作为阴极材料，因为燃料电池中的大部分铂金都用在那里，但戴黎明表示，这种方法也可能适用于阳极。科学家们还在努力使这些材料更耐酸，以便它们可以与其他燃料电池化学物质一起工作。
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