位於聖路易斯的華盛頓大學研究人員近日開發了一種穩定鐵催化劑的方法，旨在降低氫燃料電池的製造成本。當前，氫燃料電池車輛的價格約為 $70,000 / 約 HK$ 546,000，而同類型的汽油車輛則約為 $30,000 / 約 HK$ 234,000。鉑催化劑占燃料電池堆總成本的約 45%。由於鉑是一種貴金屬，其價格通常隨著氫燃料電池系統需求的增長而上升，這阻礙了該技術從傳統經濟規模中獲益。使用鐵作為替代材料，可能使氫動力交通工具在成本上更具競爭力，與電池電動車和內燃機相媲美。
根據環境與能源研究所的數據，燃料電池可提取超過 60% 的燃料能量，而內燃機則僅能回收不到 20% 的汽油能量。研究人員在新聞稿中表示：“當燃料電池產生的熱量也用於發電時，其效率可以達到 85%。”這項研究由麥克凱爾維工程學院的教授吳剛領導，旨在為需要高能量密度和集中加油的行業提供一個更具成本效益的替代方案。
氫燃料電池利用氫和氧生成零排放的電力，這兩者都是水的組成部分。這一反應需要催化劑來進行。雖然鉑因其有效性和化學穩定性而成為標準催化劑材料，但其稀有性使其在大規模生產中形成了財務障礙。鐵是一個可選擇的替代品，由於其豐富和低成本，但在歷史上缺乏在質子交換膜燃料電池（PEMFC）酸性環境中所需的穩定性。
研究團隊開發了一種化學氣相的方法，可以在熱激活過程中穩定鐵催化劑，這是一種創新的方法，顯著提高了催化劑的穩定性，同時保持在質子交換膜燃料電池中的足夠活性。研究重點放在 PEMFC 上，因為它們適用於重型車輛，包括運輸卡車、巴士和建築設備。這些車輛通常在集中位置運行，從而簡化了氫加油的後勤需求。
與可以使用住宅電力充電的乘用電動車不同，氫動力車輛需要專門的加油站。通過在已經使用中央站的重型車隊中實施這項技術，基礎設施需求在技術擴展時更具可管理性。吳教授和他的團隊概述了如何穩定鐵催化劑以用於燃料電池，這將降低燃料電池車輛及其他小眾應用（如低空航空和人工智能數據中心）的成本。這些領域需要穩定的電力供應，並受益於氫系統的高能量密度。
吳教授指出，下一步將是改進穩定化過程，以提高催化劑性能。持續研究的目標是生產性能特徵與貴金屬相匹配的鐵基催化劑。這一從鉑轉向鐵的過程被視為氫作為清潔能源在製造和運輸行業廣泛採用的必要步驟。
