氢气燃料电池催化剂其实不需要那么多铂

氢燃料电池催化剂中的铂，曾被誉为无可替代的关键角色，但事实真的如此吗？铂金属的稀有性和可持续性，让人们对它的用量产生了忧虑。全球铂储量仅1.4万吨，对于大规模应用在汽车上的需求来说，确实显得捉襟见肘。然而，随着技术的不断进步，科学家们正在寻找新的解决方案。

目前，业界的标准催化剂如日本丰田Mirai和本田Clarity，其铂含量分别达到了0.175g/kW和0.12g/kW，这对于100KW的小轿车来说意味着显著的铂消耗。然而，未来的目标是降至0.05g/kW，这意味着仍有很大的改进空间。过量铂的使用主要是由于催化剂在运行过程中易降解，特别是铂纳米颗粒的团聚和生长，以及铂的流失和重新分配等现象。

尽管降解难以避免，研究人员已经找到了新途径。通过借鉴日产汽车的超低贵金属催化剂设计，他们开发出了一种新型的纳米多孔碳载体。这种载体具有独特的三维孔道结构，孔径精确调控，孔壁微孔密集，能够有效控制铂负载，实现催化剂性能的优化。

相较于传统的炭黑载体，纳米多孔碳的优越性在于其规则有序的孔道结构，以及可调的比表面和导电性。它能够有效地抑制铂纳米颗粒的团聚和流失，提高催化剂寿命，同时通过精确设计孔径和孔道结构，提升催化效率15%左右。更重要的是，通过微孔限域作用，可以实现高稳定性和低铂用量，将铂的使用量减少到原来的三分之一。

这种创新的纳米多孔碳载体，不仅解决了铂用量过多的问题，还简化了催化剂的制备过程，为氢燃料电池催化剂的未来发展打开了新的可能。未来，科学家们将继续探索，寻找更加环保且高效的催化剂解决方案，以满足氢燃料电池汽车对铂金属的挑战。