慕尼黑工业大学（TUM）的一个跨学科研究团队已经为燃料电池中的催化作用建造了铂奈米颗粒：这种新型尺寸优化催化剂的效能是目前市面上最好的催化剂的两倍。
燃料电池可以很好地代替电池作为电动汽车的动力源。他们消耗氢气，这种气体可以利用风力发电厂的剩余电力来生产。然而，用于燃料电池的铂是罕见的，而且非常昂贵，这一直是目前应用中的一个限制因素。
慕尼黑理工大学（TUM）的一个研究团队，由无机和有机金属化学教授罗兰·费舍尔（Roland Fischer）、能量转换和储存物理教授阿里克桑德·班达伦卡（Aliaksand Bandarenka）和能量转换奈米系统模拟教授阿莱西奥·加利亚迪（Alessio Gaglaridi）领导，目前已选择将铂粒子的尺寸缩小到这样一个程度，使这些粒子的效能达到市面上最好工艺的两倍。
在燃料电池中，氢与氧反应生成水，在此过程中产生电能。为了优化这种转化过程，需要在电极上使用复杂的催化剂。铂在氧还原反应中起著中心作用。
为了寻找一个理想的解决方案，该团队建立了一个完整系统的计算机模型。核心问题是：一个铂原子团能有多小，并且仍然具有很强的催化作用？菲舍尔解释说："事实证明，铂堆有一定的最佳尺寸。"
尺寸约为1奈米且含有约40个铂原子的粒子是理想的。班达伦卡说："这种尺寸的铂催化剂体积小，但有大量的高活性点，导致高质量活性。"
跨领域合作
催化研究中心（CRC）的跨学科合作是研究团队成果的一个重要因素。结合建模的理论能力、联合讨论以及从实验中获得的物理和化学知识，最终得出了一个模型，该模型显示了如何以所涉及元件的理想形式、尺寸和尺寸分布设计催化剂。
含有40个原子的铂奈米颗粒。图片：B.Garlyyev/Tum
此外，CRC还拥有建立和实验测试计算出的铂奈米催化剂所需的专业知识。这项研究的三位主要作者之一，Kathrin Kratzl，以及Batyr Garlyyev和Marlon R_ck说："在无机合成技术方面，这需要很多。"
效率是传统催化剂的两倍
实验准确地证实了理论预测。"我们的催化剂的效率是市场上最好的传统催化剂的两倍，"Garlyyev说，他补充说，这仍然不足以用于商业应用，因为目前铂量只是减少50%，必须减少到80%才能进行商业化应用。
除了球形奈米颗粒外，研究人员还希望从更复杂的形状中获得更高的催化活性。合作伙伴关系中建立的计算机模型非常适合这种建模。"然而，更复杂的形状需要更复杂的合成方法，"班达伦卡说。这将使计算和实验研究在未来变得越来越重要。
