眾所周知，燃料電池由于其燃燒產(chǎn)物主要是水，因此其非常環(huán)保。近日，哥本哈根大學(xué)的研究者在燃料電池上取得了新的進(jìn)展。無(wú)需利用貴金屬鉑作為催化劑，也能使燃料電池提供與目前采用鉑催化劑的燃料電池相同的電量。這項(xiàng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)刊登在了《自然材料》雜志上。

更便宜的氫燃料汽車和全新的燃料電池設(shè)計(jì)

研究者表示，燃料電池應(yīng)該替代內(nèi)燃機(jī)作為今后汽車的動(dòng)力源。它們對(duì)氣候環(huán)境幾乎沒(méi)有影響。一方面是因?yàn)槿剂想姵氐娜剂侠寐矢撸硪环矫?，其燃燒產(chǎn)物中不含有煙塵、二氧化碳等物質(zhì)。

而燃料電池目前遇到的技術(shù)瓶頸則是：其中使用的鉑金屬催化劑相當(dāng)昂貴。這是阻礙燃料電池發(fā)展的最大障礙。

減少貴金屬使用率

哥本哈根大學(xué)化學(xué)部門副教授Matthias Arenz與墨尼黑工業(yè)大學(xué)、杜塞爾多夫普朗克研究所的研究者共同測(cè)試了一系列不同的催化劑。

他表示：“我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里發(fā)現(xiàn)了一種新方法，利用平常氫燃料電池中鉑金屬的五分之一實(shí)現(xiàn)與其相同的電容量。雖然在實(shí)際應(yīng)用中或許達(dá)不到這一水平，但可以確定的是，新方法能夠大量減少對(duì)鉑催化劑的依賴。在減少燃料電池成本方面跨出了一大步。”

鉑金屬是地球上最稀有的幾種金屬之一。大部分鉑金屬存在于南非地區(qū)，含量占全球80%，俄羅斯地區(qū)的鉑金儲(chǔ)量則占全球的10%.

2012年，全球鉑金屬產(chǎn)量為179噸。而黃金的全球年產(chǎn)量則達(dá)到2700噸，作為對(duì)比，鉑金顯得尤為珍貴。1盎司鉑金的售價(jià)為1600美元。

片材、粒子或納米粒子

燃料電池以鉑作為催化劑并通過(guò)氫氣和氧氣產(chǎn)生電能。最佳的反應(yīng)模式就是在反應(yīng)過(guò)程中覆蓋鉑金屬層，不過(guò)這樣做的成本很高。因此現(xiàn)代的燃料電池中將鉑金屬的形態(tài)制造成顆粒狀。而研究團(tuán)隊(duì)所謂的新方法則是將顆粒狀鉑金屬擺放的更科學(xué)，更高效。

同質(zhì)量鉑金屬產(chǎn)生5倍電量

在測(cè)試過(guò)程中，傳統(tǒng)催化劑一般每毫克能夠產(chǎn)生1安培的電流。而哥本哈根研究團(tuán)隊(duì)則利用1毫克鉑金屬生成了8安培的電流。一開始研究者以為這是因?yàn)槔酶☆w粒的鉑金產(chǎn)生了更高的功率產(chǎn)額(power yield)，不過(guò)進(jìn)一步觀察后，他們有了更驚人的發(fā)現(xiàn)。

偶然發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象

他們將鉑金屬顆粒制造成一系列不同的體積大小。他們發(fā)現(xiàn)在某些樣品催化劑上，鉑粒子的密度非常的高。研究者將其描述為“粒子鄰近效應(yīng)(Particle Proximity Effect)”。研究者下一步所要做的是，利用工業(yè)方法大規(guī)模實(shí)現(xiàn)這種“粒子鄰近效應(yīng)”。據(jù)英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)家》雜志網(wǎng)站近日?qǐng)?bào)道，以下5大創(chuàng)新性能源技術(shù)突破將有助于改變目前人類以化石能源為主的現(xiàn)狀，改變我們獲取能源的方式，確保我們的能源安全。

藻類制造的生物燃料：能效高

用玉米或甘蔗等可食用的農(nóng)作物來(lái)制造生物燃料存在兩大弊端：一是與糧爭(zhēng)地，與人爭(zhēng)食，對(duì)現(xiàn)在人類業(yè)已不堪重負(fù)的糧食危機(jī)來(lái)說(shuō)無(wú)疑是雪上加霜;另一方面也將給淡水供應(yīng)帶來(lái)巨大壓力。藻類受命于危難之中，挺身而出。海藻不會(huì)占用土地和淡水，不與人爭(zhēng)糧，不與糧爭(zhēng)地，只要有陽(yáng)光和海水就能生長(zhǎng)，甚至在廢水和污水中也能生長(zhǎng)。

科學(xué)家們的測(cè)算表明，每英畝藻類能生成數(shù)千加侖的汽油，而同樣大小的土地種植出來(lái)的農(nóng)作物才能生產(chǎn)區(qū)區(qū)數(shù)百加侖汽油，完全不可同日而語(yǔ)。不過(guò)，現(xiàn)在科學(xué)家們面臨的問(wèn)題是，如何以更經(jīng)濟(jì)可行的辦法進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)。

液態(tài)金屬電池：個(gè)頭小，儲(chǔ)能強(qiáng)

目前，科學(xué)家們還沒(méi)有研制出在電網(wǎng)中大規(guī)模存儲(chǔ)電能的高性價(jià)比方法，這成為各種可再生能源發(fā)展的桎梏。美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)的液態(tài)金屬電池似乎是一種比較好的解決辦法。

據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，MIT材料科學(xué)與工程教授唐納德·沙德維領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)成功制造出了液態(tài)金屬電池。液態(tài)金屬電池的構(gòu)造其實(shí)很簡(jiǎn)單，兩邊為液態(tài)金屬電極，中間夾著熔鹽。在未來(lái)某一天，液態(tài)金屬電池有望產(chǎn)生像太陽(yáng)能這樣的可再生能源，使太陽(yáng)能電池板和風(fēng)力渦輪機(jī)上的能量存儲(chǔ)變得更容易，有助于科學(xué)家們建造更可靠的電網(wǎng)。

鋰空氣電池：蓄電能力為鋰電池的10倍

目前人們廣泛使用的鋰離子電池在化學(xué)組成上缺乏汽油的能量密度，當(dāng)電動(dòng)汽車使用這種電池時(shí)，一次充電只能行駛有限的里程，因此，鋰離子電池需要更好的化學(xué)組成成分。鋰空氣電池——用空氣中的氧氣取代了金屬氧化物——應(yīng)運(yùn)而生。鋰空氣電池的蓄電能力為性能最好的鋰離子電池的10多倍。鋰空氣電池的發(fā)電原理是，將鋰金屬氧化產(chǎn)生鋰離子和電子，鋰離子、電子與空氣中的氧分子進(jìn)行還原反應(yīng)，從而產(chǎn)生電能。由于空氣隨處可得，人們可把鋰空氣電池做得更輕、更小，不必再擔(dān)心燃料儲(chǔ)存空間的問(wèn)題。

高效的太陽(yáng)能電池：轉(zhuǎn)化效率高

目前商用的太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率不足25%。美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)正在進(jìn)行的“超高效太陽(yáng)能電池(VHESC)”研發(fā)項(xiàng)目或許可以讓人們得到轉(zhuǎn)化率高達(dá)40%甚至更高的太陽(yáng)能電池，徹底改變電力的生產(chǎn)方式。

先進(jìn)的核能：惰性氣體做冷卻劑

要讓核反應(yīng)堆工作并確保安全，冷卻是一個(gè)必不可少的過(guò)程。大部分核反應(yīng)堆都使用大量水做冷卻劑。而新的核反應(yīng)堆則可能用惰性氣體代替水做冷卻劑或者用對(duì)流代替水泵。