科大研發全球最耐久的氫燃料電池

科大化學及生物工程學系教授兼科大能源研究院院長邵敏華教授手持氫燃料電池原型（prototype）。 [Download Photo]

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》。