《自然·通讯》近日在线发表武汉大学关于碱性聚合物电解质燃料电池非贵金属催化剂的最新研究成果，揭示了燃料电池催化剂设计的一个重要原理，有望大幅降低燃料电池造价，解决我国目前车用燃料电池关键材料依赖进口问题。

燃料电池造价昂贵原因

燃料电池的大规模应用取决于能否以一个较低的成本制氢，目前制氢的主要方式是工业尾气+PSA、甲醇裂解、天然气裂解以及电解水等。其中成本最低的是工业尾气+PSA法，每年氢气作为化工副产物的产能高达487万吨，足以支撑39万辆客车或者472万辆物流车，同时由于储氢和运氢的成本较高，工业尾气产生的氢气只能用于定点的客车和物流车。

从长期来看，电解水制氢更具有发展前景。由于光伏发电存在不稳定的缺点，通过电解水制氢可以将峰值的电力储存起来，但是目前光伏发电成本较高，随着光电转化效率的提升，电力成本下降，电解水制氢有望具有成本优势，从而摆脱化石能源的制约。

将氢能转化为电能的过程需要铂金催化剂，而我们最耳熟能详的一点是，铂金价格很昂贵。在大多数现代系统中，碳粉被喷涂上铂金颗粒，但实际上，只有铂金原子的外层起作用，所以很多贵金属被浪费了。

燃料电池未来前景广阔

目前燃料电池虽然由于成本昂贵、技术尚未完全成熟而无法得以广泛应用，但以其具清洁、高效、无污染等优点必将拥有广泛的应用前景。尤其是质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有高功率、低温运行、快速启动、无噪声等特点，使其在电动汽车、航天、军事等领域有着极其重要的应用。

燃料电池综合了电动车及燃油车的优点，未来的替代目标是燃油车。燃料电池汽车与燃油车类似，都是通过加注燃料提供动力，加注时间只有3分钟、续航可达500公里以上，与目前的燃油汽车相比已经相差不多。

新型催化剂有望降低燃料电池造价

近日从武汉大学获悉，化学与分子科学学院庄林、肖丽课题组在一年时间中，结合多种谱学和计算方法，全面揭示了这一发现背后的机理。

原来，科研人员在研究中发现，在新型燃料电池阴极，水分子参与氧气还原反应但并非大量存在，因此水分子的活化成为一个关键因素。基于这一发现研制的新型燃料电池，其特点是可使用非贵金属催化剂。

这一发现不仅揭示了燃料电池催化剂设计的一个重要原理，而且使新型燃料电池非贵金属阴极性能达到一个高水平。