研究人员发现，锰，一种丰富且低成本的金属，可以有效地将二氧化碳转化为甲酸盐，这是一种潜在的氢源，用于燃料电池。关键在于一个巧妙的重新设计，使催化剂的工作时间比其他类似的低成本材料长得多。令人惊讶的是，改良后的锰催化剂甚至超过了许多贵金属催化剂。这一发现可能使得将温室气体转化为清洁能源的成分成为可能。
新研究
科学家们发现了一种低成本的方法，可以利用锰，一种常见元素，将二氧化碳转化为一种有价值的清洁能源前体。
耶鲁大学和密苏里大学的科学家们的一项新研究表明，基于锰的催化剂可以有效地将二氧化碳转化为甲酸盐。锰丰富且便宜，使其成为昂贵金属的理想替代品。甲酸盐被认为是一种有前途的氢储存材料，可能为下一代燃料电池提供动力。该研究发表在Chem杂志上。
为什么氢燃料电池很重要
氢燃料电池的工作原理类似于电池，将氢的化学能转化为电能。尽管这种技术对清洁能源很有前景，但由于高效生产和储存氢的困难和高成本，其广泛采用受到限制。
“利用CO₂现在是一个优先事项，因为我们正在寻找可再生的化学原料来替代化石燃料衍生物，”耶鲁大学文理学院（FAS）化学系主任、John Randolph Hoffman化学教授Hazari说。
甲酸盐作为氢载体
甲酸，甲酸盐的质子化形式，目前在工业规模上生产。它通常用作防腐剂、抗菌剂和皮革鞣制剂。许多科学家认为，如果能够以可持续和高效的方式生产，甲酸也可以作为燃料电池的实用氢源。
目前，大部分工业甲酸盐生产依赖于化石燃料，这限制了其长期的环境效益。研究人员表示，更清洁的替代方案是直接从空气中的二氧化碳生产甲酸盐。这种方法将减少温室气体排放并产生有用的化学品。
催化剂的挑战
将二氧化碳转化为甲酸盐需要一个催化剂，这一直是一个重要障碍。迄今为止开发的许多最有效的催化剂依赖于贵金属，这些金属昂贵、稀缺且通常有毒。更丰富的金属往往会分解，从而降低其催化化学反应的能力。
锰如何超越预期
研究团队开发了一种新策略来克服这一问题。通过重新设计催化剂的结构，他们成功地显著增加了基于锰的催化剂的寿命。结果，这些催化剂的性能超过了大多数贵金属催化剂。
研究人员表示，关键的改进是设计配体时增加了一个额外的供体原子（配体是与金属原子结合并影响其反应性的原子或分子）。这一变化有助于稳定催化剂并保持其效能。
