由于使用化石燃料造成的環(huán)境問題，世界各地的許多科學(xué)家都致力于尋找有效的替代品。雖然人們對氫燃料電池寄予厚望，但現(xiàn)實是，運輸、儲存和使用純氫都要付出巨大的成本，這使得這一過程在現(xiàn)有技術(shù)下具有挑戰(zhàn)性。相比之下，甲醇（CH3O3）是一種酒精，不需要冷藏，能量密度更高，運輸更容易和安全。因此，向以甲醇為基礎(chǔ)的經(jīng)濟轉(zhuǎn)型是一個更現(xiàn)實的目標(biāo)。

然而，在室溫下用甲醇發(fā)電需要直接甲醇燃料電池（DMFC），這是一種目前性能低于標(biāo)準(zhǔn)的裝置。DMFCs存在的主要問題之一是甲醇的氧化反應(yīng)，它發(fā)生在甲醇的交叉反應(yīng)中，即從陽極到陰極的過程中。這種反應(yīng)會導(dǎo)致鉑催化劑的降解，而鉑催化劑對電池的運行至關(guān)重要。雖然已經(jīng)提出了緩解這一問題的某些戰(zhàn)略，但由于成本或穩(wěn)定性問題，迄今為止沒有一項戰(zhàn)略是足夠好的。

在最近發(fā)表在ACS應(yīng)用材料與界面的研究中，一個來自韓國的科學(xué)家團隊報告了一個創(chuàng)造性和有效的解決方案。他們通過一個相對簡單的過程制造出一種催化劑，這種催化劑由包裹在碳殼內(nèi)的鉑納米粒子制成。這個殼層形成了一個幾乎不可穿透的碳網(wǎng)絡(luò)，由氮缺陷造成的小孔。雖然DMFC中的主要反應(yīng)物之一氧可以通過這些“孔”到達鉑催化劑，但甲醇分子太大而無法通過碳殼起分子篩的作用，對所需的反應(yīng)物提供選擇性，這些反應(yīng)物實際上可以到達催化劑的位置。這項研究的負(fù)責(zé)人、韓國仁川國立大學(xué)的吳俊權(quán)教授解釋說：“這可以防止鉑核的不良反應(yīng)。

科學(xué)家們通過實驗對制備的催化劑的整體結(jié)構(gòu)和組成進行了表征，并證明氧氣可以使其穿過碳殼，而甲醇不能。他們還發(fā)現(xiàn)了一種簡單易行的方法，通過在熱處理過程中簡單地改變溫度來調(diào)節(jié)外殼中缺陷的數(shù)量。在隨后的實驗比較中，他們的新型殼式催化劑的性能優(yōu)于商用鉑催化劑，而且穩(wěn)定性也更高。

過去10年來，權(quán)教授一直致力于改進燃料電池催化劑，這項技術(shù)可以通過多種方式進入我們的日常生活。”DMFC比鋰離子電池具有更高的能量密度，因此可以成為筆記本電腦和智能手機等便攜式設(shè)備的替代電源，”他說。

隨著地球的未來即將到來，改用替代燃料應(yīng)該是人類的首要目標(biāo)之一，而這項研究是朝著正確方向邁出的一大步。