氫燃料電池可使清潔汽車只排放水。最近幾家主要汽車制造商宣布他們將增加投資建設(shè)燃料站，而其他制造商正推出新的車型。但是，挑戰(zhàn)仍然存在，包括化學(xué)反應(yīng)的利用和有效使用氫和氧氣體的方法。目前，兩個研究小組報(bào)告了燃料電池技術(shù)關(guān)鍵化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)展。
氫氣(H2)燃料電池由H2和氧氣(O2)氣體反應(yīng)產(chǎn)生能量。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要幾個相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)，其中兩個需要使用催化劑。第一步是分別生成這兩種氣體，最常見的方法就是利用電解的方法，用電流分解水。接下來，燃料電池需要促進(jìn)H2氧化，還原O2生成水。目前，這些反應(yīng)的催化劑，要么過于昂貴并且在實(shí)際使用中需要消耗大量能源，要么產(chǎn)生不良的副產(chǎn)品。因此，斯坦福大學(xué)的Yi Cui團(tuán)隊(duì)和威斯康辛大學(xué)James Gerken和Shannon Stahl，各自尋求用于這些反應(yīng)的新材料。
Cui的團(tuán)隊(duì)研究第一反應(yīng)，開發(fā)分解水的新型多孔材料催化劑。特別地，他們使用地球豐富存在的便宜的金屬氧化物。這些氧化物也非常穩(wěn)定，在水里可反應(yīng)持續(xù)100小時(shí)，明顯優(yōu)于研究人員已報(bào)道的其他非貴金屬材料。在氧氣還原方面，Gerken和Stahl展示了怎樣把常被用于有氧氧化的催化劑系統(tǒng)借鑒到電化學(xué)還原過程中。盡管出于互補(bǔ)的目的，這兩項(xiàng)在方法上存在分歧，與斯坦福團(tuán)隊(duì)展示的粗糙氧化物材料不同，威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校的研究人員利用廉價(jià)無金屬的分子催化劑的優(yōu)勢。這些發(fā)現(xiàn)共同證明了推動燃料電池發(fā)展的化學(xué)技術(shù)的潛力和廣度。
