科大研發全球最耐久的氫燃料電池 有助推動綠色能源普及化

香港科技大學(科大)的研究團隊研發了一款嶄新的氫燃料電池，不僅刷新了這種電池的最高耐久性記錄(1)，且更具成本效益，有助推動綠色能源的普及化及實現碳中和目標。

氫燃料電池利用氫及氧來發電，發電過程不會產生二氧化碳、懸浮粒子及其他有機會引致煙霧及健康問題的空氣污染物，所以一直被視為較潔淨的電能來源。雖然氫能對環境造成較少損害，亦已發展了一段時間，但始終未能大規模商業化。原因是氫燃料電池依賴電催化劑(electrocatalyst)發電。但催化劑一般由鉑製成，這種金屬不僅成本高昂，產量亦稀少。

科學家們一直努力尋找譬如鐵-氮-碳等較常見而廉價的物質作為鉑替代品，惟這些物質的催化發電效能兼耐久性均欠佳。

近日，由科大化學及生物工程學系邵敏華教授帶領的團隊，研發出一個新配方，不僅大幅降低鉑於催化劑的所需含量達八成，更刷新氫燃料電池發電耐久性的世界記錄。

雖然這款新型混合催化劑的鉑含量極低，但經過十萬次電壓循環(2)的加速壓力測試後，其催化效率仍維持在百分之97；而現時一般的催化劑經過了三萬次的加速壓力測試後，效率大跌逾五成。團隊的另一項測試亦顯示，氫燃料電池使用了新型混合催化劑後，即使持續運作超過200小時(3)，催化效果也沒有出現下降。

催化劑效能出眾，其中一個原因是它有三個不同類型的活性中心(active site) 進行催化作用，較只有一個活性中心的傳統催化劑多。由原子分散的鉑、單原子鐵，以及鉑鐵合金納米粒子所組成的新型混合催化劑，可以加快催化速度，產生的催化作用亦較鉑催化劑高出3.7倍。理論上，催化性能愈好，燃料電池所產生的功率也會愈大。

身兼科大能源研究院院長的邵教授表示﹕「要建立一個碳中和的社會，採用氫燃料電池這種綠色能源轉換設備是有必要的。面對嚴峻的氣候危機，綠色能源的應用必需進一步加強。我很高興這個研究成果有助我們向這個目標邁進一步。感謝政府低碳綠色科研基金的支持，我們將繼續優化催化劑，令它可應用於氫燃料電池車及其他電化學能源產品。」

研究獲科技部國家重點研發計劃、深圳市科技創新委員會及香港研究資助局撥出經費支持，有關研究內容近日刊登於期刊《Nature Catalysis》。

(1) 根據美國能源部就氫燃料電池持久性的測試標準
(2) 把電壓值設於0.6V保持三秒，其後再把電壓值加大至0.9V再保持三秒為一次循環
(3) 電壓值設於0.6V