在人類長久的發(fā)展史中，對清潔能源的需求從未如此之高，它引發(fā)了一場全球競賽，以開發(fā)新技術作為化石燃料的替代品。這些綠色能源技術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這種反應的新動力學。

研究人員開發(fā)了一種新方法來改善燃料電池化學反應的氧還原部分，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，該策略創(chuàng)建了由水凝膠聚合物固定在適當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力學可以使這種反應的效率達到前所未有的水平。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)可以應用于包括電催化反應在內的任何事情。這包括其他類型的可再生燃料以及無處不在的化學產(chǎn)品，如醇類、含氧化合物、合成氣和烯烴。