耐毒多功能燃料电池催化剂

据外国媒体报道：目前全球主要国家都设立了对化石能源依赖度减小的目标，对环保燃料来源的需求正在增加。由于燃烧只产生水，氢成为了未来可持续燃料的一大来源。目前使用含有催化剂的燃料电池来释放能量和水的研究已经十分深入，然而，燃料电池催化剂受一氧化碳中毒的影响，而一氧化碳却是商业氢气中常见的污染物。因此，在同一体系中同时氧化氢气和一氧化碳是避免催化剂中毒并提高氢能源生产效率有效方案。

最近，一项由九州大学领导的合作项目开发出一种可以在不同pH值下分别氧化氢和一氧化碳的催化剂。催化剂是含有独特“蝴蝶”结构的镍和铱金属原子的水溶性络合物，模拟两种酶的性质：酸性介质中的氢化酶（pH 4-7）和碱性介质中的一氧化碳脱氢酶（pH 7-10）。研究人员研究了其在1：1的氢和一氧化碳混合物中的氧化能力，更为重要的是，团队能够在氧化过程中分离各种中间体，以确认催化剂中氢和一氧化碳氧化的机理。

第一作者、国立碳氢中立能源研究所（WPI-I2CNER），九州大学教授Seiji Ogo表示，催化剂与氢反应，在酸性条件下形成氢化物络合物，此外，催化剂易于与一氧化碳结合，在碱性条件下氧化成二氧化碳。这种催化剂使用氢和一氧化碳作为能源的能力，代表了氢技术的重要进步。

之后，团队使用混合气体对原型燃料电池中催化剂进行了一氧化碳中毒的抗性研究，结果发现，含有催化剂的燃料电池的功率密度取决于系统pH和进料气体组成，在低pH（酸性条件）下，系统倾向于催化氢气反应，而氧化碳的氧化在高pH（碱性条件）下更快，这些趋势与在相关酶观察到的行为一致。

预计可以抵抗一氧化碳中毒的氢氧化催化剂将允许开发具有改进性能的氢燃料电池，这是实现可持续发展社会最终目标的重要步骤。