伊利諾斯大學教授Andrew Gerwith和研究生Jason Varnell發現了一種方法，將活性催化劑納米粒子從混合含鐵化合物中分離出來，這有助于科研工作者精煉出更加有活性的燃料電池催化劑。

    燃料電池長期被視作是最為有發展前景的能源，但是如今的低效利用卻是實現這種前景的最大阻礙。伊利諾斯大學的研究者們發現了最棘手的催化過程：還原氧氣這步中含鐵催化劑最佳的活性形式。氧氣中含有兩個氧原子，所以它們能分裂且和已電離的氫離子相結合生成水。這項發現能夠使得研究者提煉出更好的催化劑，同時也使得燃料電池成為汽車動力或者其他應用的一種更高效低耗的動力源選擇。

    這項研究由伊利諾斯大學的Andrew Gewirth教授帶領的研究小組進行，其成員們將他們的成果發表于Nature Communications雜志上。

    可催化氧還原反應的鐵基催化劑充足、廉價，可用于替代貴金屬催化劑，因為貴金屬催化劑昂貴且會退化。然而，在含鐵催化劑的制備過程中，產生了許多混含鐵、氮和碳的不同復合物，各種各樣的復合物分離開來十分困難。確切地說，哪種形式或者說哪些形式是活性催化劑，對于研究者而言仍然是個謎。這成了提高催化劑活性的困難所在。

    Gewirth表示：“之前，我們不知道這些催化劑是由什么組成的，因為其中有許多不同的東西。現在，我們將這部分催化劑的組分縮減至一種化合物，由于我們知道它的組分，因而能夠改變它，使它變得更好。”

    研究者們使用氯氣處理的方法，選擇性地除去對氧還原過程不起作用的混合顆粒，提煉混合物直到一種顆粒留存：碳附著鐵的納米顆粒。

    論文第一作者，同時也是研究生的Jason Varnell說，“鐵腐蝕氧化其自身，為了能使它在燃料電池狀態下穩定，我們必須要用碳包圍它。”

    研究者希望將催化劑的活性形式縮小，發現新生成純凈活性催化劑的可能，或者是對混合物進行調整使得它更具活性。

    Gewirth表示：“最佳尺寸是什么，最佳濃度是什么，最佳覆著材料是什么，這些都是我們目前正在解決的問題。我們嘗試多種方法合成活性催化劑，且將多組分納米顆粒和一定量的不同金屬混合，之前人們會將一些金屬鹽加入管式爐中，就像炒菜一樣——加一點這種物質，加一點那種物質，現在我們知道我們同樣需要在不同溫度下將其他金屬加入，這使我們能夠合成更有活性的催化劑。”

    最終，研究者希望能夠提高催化劑性能及可制造性，從而研發出更高效的燃料電池。這可以在汽車行業或者是其他能源緊張的領域充分利用。

    如今，我們知道，活性越好，就越能創造出更可行的貴金屬催化劑替代者。