氫燃料是化石燃料最有希望的清潔和可持續替代品之一，而廉價、高效的燃料電池和水電解槽將成為氫燃料經濟的基石。這些設備依靠電催化劑來工作，因此開發高效低成本的催化劑對于使氫燃料成為可行的替代品將至關重要。

據外媒報道，近日阿爾托大學的研究人員開發了一種新型催化劑材料來改善這些技術。

據了解，氧還原反應（ORR）和析氧反應（OER）是最重要的電化學反應，這限制了氫燃料電池的效率、水電解槽和高容量金屬空氣電池。

阿爾托的科學家與法國CNRS和奧地利維也納的研究人員合作，開發了一種新型催化劑，該催化劑比目前其他雙功能催化劑更有效地驅動這些反應。通過對催化劑沉積材料的選擇，新催化劑的電催化活性會發生顯著變化。

領導這項工作的阿爾托研究員穆罕默德·塔瓦科利博士說：“我們希望用由過渡金屬、碳和氮等廉價和富含地球的元素組成的高活性、穩定的替代品來取代基于貴鉑和銥的昂貴且稀缺的傳統催化劑。”

阿爾托團隊與CNRS合作，生產了一種高度多孔的石墨烯-碳納米管混合物，并在其中摻入了其他它已知元素的單個原子，制成了良好的催化劑。石墨烯和碳納米管分別是單原子厚的二維和一維碳同素異形體，比傳統材料有更優異的性能。

據悉，他們開發了一種簡單且可擴展的方法來同時生長這些納米材料，并將其特性組合在一個產品中。在這一步工藝中，他們還可以用氮或鈷和鉬的單原子摻雜石墨烯，作為生產單原子催化劑的有前途的策略。

與制造單原子催化劑的競爭對手策略相比，阿爾托＆CNRS團隊使用的方法更簡單，一步到位，降低了成本。