中國粉體網訊 美國賴斯大學（Rice University）研發人員研究發現，氮摻雜碳納米管（nitrogen-doped carbon nanotubes）或改性石墨烯納米帶（modified graphene nanoribbons）可能是鉑的合適替代品，用于快速氧還原，這是燃料電池將化學能轉化為電能的關鍵反應。
賴斯大學科學家通過計算機模擬，著手研究如何改進燃料電池陰極的碳納米材料。該論文發表在RSC期刊Nanoscale上，揭示了摻雜納米材料催化氧還原反應( ORR)的原子水平機制。
摻雜或化學改性導電納米管和納米帶可改變其化學鍵（chemical bonding）特性，用作質子交換膜燃料電池中的陰極。在簡單的燃料電池中，陽極吸收氫燃料并將其分離成質子和電子。當負電子作為可用電流流出時，正質子被吸引到陰極，在那里再與電子和氧重新結合以產生水。
模型表明，具有較高的氮濃度的、且較薄的碳納米管表現最佳，因為氧原子比較容易鍵合到最接近氮的碳原子上。研究人員發現，與納米帶相比，納米管具有更大的優勢，因為其曲率會扭曲其周圍的化學鍵，從而結合起來更容易。
研究還發現，氮和硼共摻雜石墨烯納米帶增強了鋸齒形邊緣帶的吸氧能力。此外，同樣的催化原理適用于扶手椅形邊緣的納米帶，但效果不太顯著。
這項研究得到了 Robert Welch 基金會、陸軍研究辦公室、深圳市發展和改革委員會、中國青年****和清華伯克利深圳學院的支持。
