日本千叶大学应用化学与生物科技系近日于线上开放科学期刊《通讯化学》,公布新研究成果,指出燃料电池的电极部位若采用咖啡因,可降低铂使用量,不但显着增加发电效率,也可大幅减少生产成本。
燃料电池一直是科学和产业界不停研究的动力解决方案,由于一般电池使用寿限较短,燃料电池的结构只要有燃料就可以不停的产生电力。
目前燃料电池主要使用氢作为燃料来源,原理是经过阳极的氢会产生氢离子和电子后,氢离子通过电解质到达阴极,电子则通过外部线路产生电力,而氢离子、电子和氧在阴极结合后会产生水。
不过水的产生会影响燃料电池发电效率,水与电极组件上的铂(Platinum)结合后,会干扰催化效果中的氧气还原反应(Oxygen Reduction Reaction, ORR)。
此外铂一公克要价近 30 美元,因此燃料电极上所需要的大量铂使生产成本始终高居不下。
因此由星永宏教授率领的千叶大学团队,在研究中发现若在电极上增加咖啡因,可在电极上形成一层表面降低氢氧化铂产生,因此提高发电效率,研究结果显示加了咖啡因的燃料电池效率比起原本高出 11 倍。
除了效率较高外,降低氢氧化铂产生也代表电极制作需要的铂原料减少,也可有效降低燃料电池生产成本。
不过研究也指出要让咖啡因有效达到增进效率的成果,电极上的铂原子排列方式也有很大影响,团队在研究中列出了 Pt(100)、Pt(110)和 Pt(111)三种排列方式,结果后两种出现显着效率提升,第一种则没有多大变化。
研究团队认为新的发现未来将对燃料电池开发有显着影响,未来将努力朝商用化方向进展。