材料分子靜置2天即可變成氫電池催化劑？

氫燃料電池是當(dāng)今再生能源解決方案之一，但科學(xué)家一直沒有攻克電池關(guān)鍵材料催化劑難題，不過紐約州立大學(xué)水牛城分校（UB）科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)一種比鉑更好、更便宜的催化劑，或許可進(jìn)一步降低氫燃料電動車成本。

該催化劑名為共面鈷紫質(zhì)（cofacialcobaltporphyrins）──如果不是化學(xué)系，可能根本不會知道這是什么，但這默默無聞又便宜化合物其實(shí)是個(gè)善于驅(qū)動氫與氧化學(xué)反應(yīng)的好手，這一研究有望加速氫燃料電池技術(shù)發(fā)展。

有別于奇怪的名稱，該催化劑做法一點(diǎn)也不復(fù)雜，跟在家自制巧克力一樣簡單：把鈷紫質(zhì)與釕兩種液體放入燒瓶后攪拌并加熱，靜置2天后，全新的氫燃料化劑就完成了。

這種自組裝（self-assembled）催化劑制造方式相當(dāng)簡易，材料也很便宜，UB藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院化學(xué)助理教授TimothyCook表示，催化劑材料包含釕和鈷，價(jià)位比鉑還要便，且性能比當(dāng)今市面的鉑催化劑更好。

Cook指出，只要一想到分子自組（molecularself-assembly），腦中就會浮現(xiàn)樂高。這些建構(gòu)組元設(shè)計(jì)成可拼裝式，就像一塊塊積木或拼圖。差別在于這些積木會相互反應(yīng)與吸引，把它們放在一起并施加一點(diǎn)能量，時(shí)候到了積木自然會組合在一起。

但要讓化學(xué)鍵成功接合也不是容易的事，為了保證化學(xué)鍵會完美連接，研究打造紫質(zhì)和固定用的釕。共面鈷紫質(zhì)就是由兩種鈷紫質(zhì)分子組成，分子像三明治一樣堆疊，中間則用釕連接，將鈷紫質(zhì)溶液與釕溶液混合加熱后，2天內(nèi)就會自己組裝成共面鈷紫質(zhì)催化劑。

科學(xué)家老早就知道紫質(zhì)可以捕捉與分解氧氣，但Cook表示，打造人造紫質(zhì)結(jié)構(gòu)催化劑非常難，過程昂貴又復(fù)雜，步驟非常多，而且最終產(chǎn)量也很少。

不過自組裝完完全全解決這個(gè)問題，Cook團(tuán)隊(duì)用100克的初始物質(zhì)制造79克的共面鈷紫質(zhì)，產(chǎn)率只比其他實(shí)驗(yàn)室低1%。且研究還可以輕松測試不同用量的釕，這樣一來就更容易調(diào)整化合物電化學(xué)品質(zhì)，打造更理想的催化劑。

該催化劑功能與鉑催化劑一樣，可促進(jìn)電池中的氫氧化學(xué)反應(yīng)，而該技術(shù)有望降低未來氫燃料電池車成本，且低成本燃料電池還可以同時(shí)推動其他氫能設(shè)備開發(fā)，Cook表示，為了降低氫燃料車價(jià)格，我們迫切需要一種比鉑更便宜的催化劑。

論文第一作者AmandaN.Oldacre表示，他們可利用自組裝技術(shù)在48小時(shí)內(nèi)制造出更便宜催化劑材料，甚至不會用到耗時(shí)且麻煩的純化步驟。目前研究已發(fā)布在《Chemistry：AEuropeanJournal》。