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时间：2022-05-31 09:40:14来源：
对清洁能源的需求从未如此高涨，它引发了一场开发新技术作为化石燃料替代品的全球竞赛。这些绿色能源技术中最诱人的是燃料电池。他们使用氢作为燃料来清洁发电，并且可以为从长途卡车到主要工业过程的一切提供动力。
然而，燃料电池在限制效率的核心化学反应的一部分中被缓慢的动力学所阻碍。但是，德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员发现了新的动力学，可以使用铁基单原子催化剂来增强这种反应。
研究人员开发了一种新方法来改善燃料电池中化学反应的氧还原部分，其中 O2 分子被分裂以产生水。他们通过“水凝胶锚定策略”实现了这一点，该策略产生了由水凝胶聚合物固定的密集的铁原子组。找到间隔这些原子的正确公式会产生相互作用，使它们能够转变为氧还原的催化剂。
弄清楚这些铁原子的密度和位置动态，可以解锁这种反应的效率水平，这是前所未有的。研究人员在最近发表在《自然催化》上的一篇新论文中证明了这些发现。
氧还原反应可能是燃料电池大规模部署的最大障碍。燃料电池的前景在于它们的潜在应用几乎是无限的。他们可以使用各种燃料和原料，为大到公用电站和小到笔记本电脑的系统提供电力。
全球的学术研究人员正在努力提高燃料电池的能力。其中包括 UT Austin 的其他工程师，他们正在采取各种方法来解决燃料电池开发中的关键问题。
“用清洁和可再生能源替代化石燃料对于解决气候变化和大气污染等困扰我们社会的重大问题至关重要，”科克雷尔学院沃克分校材料科学副教授于桂华说机械工程系。“燃料电池一直被认为是一种将化学能转化为电能的高效且可持续的技术;然而，它们受到阴极氧还原反应动力学缓慢的限制。我们发现催化剂原子之间的距离是最重要的因素。最大限度地提高下一代燃料电池的效率。”
这些发现可以应用于包括电催化反应在内的任何事物。这包括其他类型的可再生燃料以及无处不在的化学产品，如酒精、含氧化合物、合成气和烯烃。
除于宇外，作者还包括来自德克萨斯大学德克萨斯材料研究所和化学系的金兆宇;来自德州材料研究所的李盼盼和方志伟，以及中国四川大学化学工程系的肖丹和孟燕。该团队花了两年多的时间在这个项目上，它得到了美国能源部科学办公室基础能源科学的资助;韦尔奇基金会;和 Camille Dreyfus 教师学者奖。
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