盖世汽车讯 据外媒报道，韩国研究人员开发出新型催化剂设计策略，可以提高电池和燃料电池内部关键发电反应的效率，从而提高电池性能并降低能量损失。

该研究由韩国科学技术院（KAIST）化学系Seung Jun Hwang教授领导的研究团队，与首尔国立大学（Seoul National University）化学与生物工程系Jaeyune Ryu教授的团队合作开展。相关研究发表于期刊《Journal of the American Chemical Society》。

图片来源：KAIST

催化剂设计原理

催化剂是一种能够促进化学反应更快、更高效发生的物质。在电池或燃料电池中，催化剂的作用在于促进发电反应。催化剂通常由中心金属和围绕其的分子结构组成。

在以往的研究中，改进反应性能的方法主要是将金属种类从铁（Fe）改为钴（Co）或镍（Ni），或重新设计金属周围的分子结构（即配体）。简而言之，这类方法改变了催化剂本身的材料或形状，使其反应更充分。

调整环境，而非催化剂

与以往研究不同，该研究表明只需调整催化剂周围的电环境，而无需大幅改变催化剂本身，即可提升其性能。

打个比方，这项研究好比“通过调整厨房环境而非改变烹饪工具本身来提升烹饪效果”。以往的催化剂研究更像是改变煎锅的材质或重新设计其形状。

而该研究则保持煎锅不变，通过精确调节周围的温度和气流，使食物烹饪得更好。换句话说，该研究的核心在于，研究团队通过调整催化剂周围的电环境，而非创造一种全新的催化剂，来提高反应效率。

利用微电场提升反应效率

研究团队证实，在催化剂周围放置“阳离子（+）”，可以产生极微弱的电场，从而更稳定地诱导发电反应。具体而言，发电反应的效率从之前的约12%提高到高达52%。

研究结果表明，该策略可以使用比以往更少的能量高效诱导发电反应。这有望提高电池和氢燃料电池的效率、寿命和稳定性。

对未来能源技术的广泛影响

该研究提到的反应就是氧还原反应（oxygen reduction reaction，ORR）——氧气接收电子产生电能的关键反应。ORR是氢燃料电池（Fuel Cell，一种利用氢气和氧气之间的化学反应产生电能的装置）和金属空气电池（Metal-Air Battery，一种利用金属和空气中的氧气储存和产生电能的新一代电池）等下一代能源装置产生电能的核心反应。

研究团队认为，该原理也适用于将二氧化碳（CO₂）或氢气转化为其他有用物质的催化剂技术。它可用于开发各种下一代能源催化剂，包括二氧化碳还原技术和环保型制氢技术。

Seung Jun Hwang教授表示：“这项研究表明，无需改变催化剂本身的结构，仅通过调节周围的电环境就能精确控制反应性能。这项研究有望为下一代电池、燃料电池和环保型能源催化剂技术的开发提供新的方向。”