在人類長(zhǎng)久的發(fā)展史中，對(duì)清潔能源的需求從未如此之高，它引發(fā)了一場(chǎng)全球競(jìng)賽，以開發(fā)新技術(shù)作為化石燃料的替代品。這些綠色能源技術(shù)中最誘人的是燃料電池。他們使用氫作為燃料來清潔發(fā)電，并且可以為大到公用發(fā)電站和小到筆記本電腦的系統(tǒng)供電。

然而，氧還原反應(yīng)可能是大規(guī)模部署燃料電池的最大障礙。日前，德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的研究人員發(fā)現(xiàn)了可以使用鐵基單原子催化劑增強(qiáng)這種反應(yīng)的新動(dòng)力學(xué)。

研究人員開發(fā)了一種新方法來改善燃料電池化學(xué)反應(yīng)的氧還原部分，其中氧氣分子分裂生成水。他們通過“水凝膠錨定策略”做到了這一點(diǎn)，該策略創(chuàng)建了由水凝膠聚合物固定在適當(dāng)位置的緊密堆積的鐵原子組。找到間隔這些原子的正確公式會(huì)產(chǎn)生相互作用，使它們能夠變成氧還原的催化劑。

弄清楚這些鐵原子的密度和位置動(dòng)力學(xué)可以使這種反應(yīng)的效率達(dá)到前所未有的水平。研究人員在最近發(fā)表在Nature Catalysis 上的一篇新論文中證明了這些發(fā)現(xiàn) 。

這些發(fā)現(xiàn)可以應(yīng)用于包括電催化反應(yīng)在內(nèi)的任何事情。這包括其他類型的可再生燃料以及無(wú)處不在的化學(xué)產(chǎn)品，如醇類、含氧化合物、合成氣和烯烴。