【踏上「氫」雲路系列】氫電池超長壽 海陸空都用得

港科大研發創新催化劑 刷新耐用世界紀錄

透過氫燃料電池把氫轉化成電力應用，是氫能技術發展的重中之重，惟目前氫燃料電池依賴成本高昂的稀有金屬鉑（Platinum，又稱白金）所製的催化劑發電，影響其普及和大規模商業化。由香港科技大學化學及生物工程學系主任及能源研究院院長邵敏華帶領的團隊，研發出新型高性能長壽氫燃料電池，其創新催化劑配方，不單使鉑所需含量大幅減少八成，更能在10萬次電壓循環測試後維持97%的催化效率，刷新了氫燃料電池的最高耐久性世界紀錄，為推動氫能普及和可持續發展、朝碳中和目標邁進提供重大助力。 ◆香港文匯報記者 鍾健文

邵敏華在接受香港文匯報專訪時解釋，氫燃料電池利用氫和氧來發電，過程中不會產生二氧化碳、懸浮粒子或其他引致煙霧及健康問題的污染物，是潔淨電能來源，然而作為催化劑重要原料的鉑成本昂貴和產量稀少，使用起來欠成本效益。為此，科學家們持續致力尋找例如鐵─氮─碳化合物等較常見且廉價材料作替代品，惟其催化發電效能和耐久性均欠理想。

邵敏華及其團隊研發出新的催化劑配方，在降低鉑使用量八成的同時，可維持高效持久的催化和發電效能。他介紹，儘管該款新型混合催化劑的鉑含量極低，但經過10萬次把電壓值設於0.6V保持3秒，再把電壓值加大至0.9V，保持3秒為一次循環的電壓循環的加速壓力測試後，其催化效率仍能維持97%，表現遠較一般催化劑經3萬次加速壓力測試效率大跌逾半優秀。

團隊的測試又顯示，氫燃料電池使用了該款新型混合催化劑後，即使在電壓值0.6V持續運作超過200小時，催化效果也沒有下降。

催化作用較傳統鉑催化劑高3.7倍

新配方催化劑的效能出眾，邵敏華解釋，其中一個原因在於它有3個不同類型的活性中心（active sites）進行催化作用，較傳統催化劑只有一個活性中心多，而新配方使用原子分散的鉑、單原子鐵和鉑鐵合金納米粒子組成，可加快催化速度，催化作用亦較傳統鉑催化劑高3.7倍，理論上，催化性能愈好，燃料電池所產生的功率也會愈大。

他表示，使用新配方催化劑下的氫燃料電池，其由氫轉化出電能的轉換率達約50%，而電池的一般使用壽命更可達10年以上。有關研究內容已刊登於知名國際化學期刊《Nature Catalysis》。

邵敏華提到，對其新型電池來說，無論氫燃料以何種方式製造，「只要純度足夠高的話，基本上問題就不大。」他舉例說，源自天然氣的「灰氫」含較高濃度一氧化碳，須對其先作出進一步提純，將一氧化碳濃度降至足夠低；相反，從電解水獲得的「綠氫」不含一氧化碳，相對來說則較為容易提純。

應用潛力大 豈止電動車

對氫燃料電池的應用範圍和潛力，「由於比較大眾化和市場很大，所以現時氫能應用主要在電動交通工具上推動，但其他應用場景也有不少潛力。」邵敏華表示，除了如電動車和叉車等小型車輛之外，還可以在輪船、列車以至是飛機上使用。