燃料電池雖然優點較多，可應用範圍廣泛，但是價格太貴，效率在近年來也沒有得到有效的提升。

近日，威斯康星大學麥迪遜分校的團隊設計了一種新型燃料電池。該團隊設計出一種能夠使電子和質子穿梭的有機化合物，使得燃料電池使用的材料更加便宜。據瞭解，這款燃料電池是受到生物學啓發所研究出來的，相關論文已經在Joule雜誌上發表。

美國威斯康星大學麥迪遜化學教授Shannon Stahl與化學和生物工程教授撒切爾·魯特合作進行了這項研究。研究表明，目前燃料電池中較便宜的金屬雖然也可用作催化劑，但只有大量使用時這些便宜金屬才能得到燃料電池所需的反應速率。但是，將過多的催化劑附着在電極上時，將會導致能源效率急速下降。

該團隊的解決方案是將成本較低的金屬鈷裝入附近的反應堆中，達到較大量的材料不會影響電池性能的目的(在傳統燃料電池中，由氫產生的電子和質子，從一個電極傳輸到另一個電極，氫離子通過質子交換膜，電子通過外電路，然後與氧氣結合產生水)。然後，該團隊設計了一種新策略，將燃料電池產生的電子和質子從該反應堆傳遞到燃料電池。

這種運輸方式需要一種載體，經過實驗證明有機化合物醌(quinone)的運載性能優良。一個醌可以同時攜帶兩個電子和質子。在團隊的設計中，醌在燃料電池電極處捕獲這些顆粒(電子和質子)，然後將它們運送到附近裝有廉價鈷催化劑的反應器，最後返回燃料電池以接收其他顆粒，以此往復運行。

經過幾次往返，許多醌類物質會降解成焦油狀物質。針對此問題，斯塔爾的實驗室設計了一種超穩定的醌衍生物。該團隊通過改變醌類物質的結構，大大減緩了醌的惡化。研究表明，該團隊組裝的化合物穩定性可持續長達5,000小時，與未改進的醌結構相比，壽命增加了100多倍。

斯塔爾和其團隊的下一步研究計劃是提高醌介體的性能，使該載體能夠更有效地運輸電子，進而產生更多的能量。若能研究成功，燃料電池的使用成本將大大降低。

來源:中國氫能源網（翻譯）