日本和美国加利福尼亚州已将氢燃料电池技术作为可再生能源应用于车辆及制造业清洁能源供应领域。然而，该技术因依赖铂等贵金属而成本高昂。圣路易斯华盛顿大学的工程师正致力于应对这一挑战，通过开发稳定的铁基催化剂来替代昂贵的铂金属，以降低氢燃料电池汽车的成本。

研究负责人、麦凯尔维工程学院能源、环境与化学工程教授吴刚表示：“氢燃料电池已在日本和美国加州成功实现商业化。但这些车辆在与电池汽车和内燃机汽车的竞争中处于劣势，成本是主要问题。”

据估算，一辆价值3万美元的传统燃油车若采用燃料电池系统，成本可能升至7万美元。其中铂催化剂是最昂贵的部件，约占电堆总成本的45%。由于铂无法通过规模效应降低成本，且燃料电池需求增长进一步推高了铂价，使得降本需求更为迫切。

在发表于《自然·催化》的研究中，吴刚团队提出了一种通过气相沉积稳定铁催化剂的方法。氢燃料电池通过氢和氧反应产生电能、水和热，过程中需使用催化剂。目前常用的铂催化剂成本高昂，制约了该技术的普及。

研究团队采用化学气相沉积法，在质子交换膜燃料电池的热活化过程中稳定铁催化剂。该方法在保持催化活性的同时，显著提升了铁催化剂的稳定性，使其耐久性、能量密度及使用寿命均得到改善。

团队选择质子交换膜燃料电池作为研究方向，因其适用于重型车辆，如货运卡车、公交车和工程机械等。这类车辆通常集中于固定站点补充燃料，有利于氢燃料基础设施的集中建设与运营。

“在经历了数十年的稳定性难题后，我们现在终于能解决这个关键问题。”吴刚表示，下一步将进一步完善工艺，使铁催化剂性能超越贵金属，为未来燃料电池发展提供新方向。

此项研究为降低氢燃料电池成本提供了可行路径，若铁基催化剂能实现规模化应用，将有助于推动氢燃料电池技术在交通及能源领域的更广泛部署。

出版详情：作者： Zeng, Y., Qi, M., Liang, J等人，标题：《通过调节原位气态沉积来构建高度耐用的Fe-N-C氧还原燃料电池催化剂》，发表于：《自然催化 》 (2026)。期刊信息： 自然催化