由于采用氫而不是汽油的燃料電池，2019年豐田Mirai電動(dòng)汽車宣稱零排放。但是Mirai幾乎沒有離開加利福尼亞，部分原因是當(dāng)今的燃料電池電極由超貴的鉑制成。

減少鉑金也將削減成本，從而使更多的電動(dòng)汽車進(jìn)入市場(chǎng)。

一種新的方法借鑒了“金鎖子”(Goldilocks)的想法-適量-來評(píng)估燃料電池電極需要多少金屬。該技術(shù)利用金屬表面上的力來確定理想的電極厚度。

普渡大學(xué)化學(xué)工程學(xué)教授杰弗里·格里利說：“恰恰是適當(dāng)數(shù)量的金屬將使燃料電池電極具有最佳性能。” “如果它們太厚或太薄，部署燃料電池的主要反應(yīng)都不會(huì)起作用，因此這里有一個(gè)Goldilocks原理。”

這項(xiàng)研究將在2月22日的《科學(xué)》雜志上發(fā)表，是約翰霍普金斯大學(xué)，普渡大學(xué)和加州大學(xué)爾灣分校之間的一項(xiàng)共同努力。

研究人員在鈀(一種與鉑非常相似的金屬)上測(cè)試了他們的理論。

格里利說：“我們實(shí)質(zhì)上是在用力來調(diào)整構(gòu)成電催化劑的薄金屬板的性能，而電催化劑是燃料電池電極的一部分。” “最終目標(biāo)是要在多種金屬上測(cè)試這種方法。”

燃料電池通過所謂的氧還原反應(yīng)將氫與一些氧氣結(jié)合，轉(zhuǎn)化為電能，然后由電催化劑開始。找到恰好合適的厚度會(huì)給電催化劑的表面施加壓力，并增強(qiáng)電催化劑執(zhí)行此反應(yīng)的能力。

過去，研究人員曾嘗試使用外力來擴(kuò)張或壓縮電催化劑的表面，但是這樣做會(huì)使電催化劑的穩(wěn)定性降低。

相反，Greeley的小組通過計(jì)算機(jī)模擬預(yù)測(cè)，可以操縱鈀電催化劑表面的固有力以獲得最佳性能。

根據(jù)模擬，五層厚，每層薄至一個(gè)原子的電催化劑足以優(yōu)化性能。

普渡大學(xué)化學(xué)工程博士后研究員，本文的共同第一作者，共同通訊作者曾振華說：“不要戰(zhàn)斗，要使用它們。” “這有點(diǎn)像建筑中的某些結(jié)構(gòu)不需要外部梁或柱，因?yàn)槔蛪毫κ欠植己推胶獾摹?rdquo;

約翰·霍普金斯大學(xué)超王實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了模擬預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)該方法可將催化劑活性提高10至50倍，所用金屬比目前燃料電池電極中使用的金屬少90%。