新闻及香港科大故事

香港科技大学(科大)的研究团队研发了一款崭新的氢燃料电池，不仅刷新了这种电池的最高耐久性记录1，且更具成本效益，有助推动绿色能源的普及化及实现碳中和目标。 氢燃料电池利用氢及氧来发电，发电过程不会产生二氧化碳、悬浮粒子及其他有机会引致烟雾及健康问题的空气污染物，所以一直被视为较洁净的电能来源。虽然氢能对环境造成较少损害，亦已发展了一段时间，但始终未能大规模商业化。原因是氢燃料电池依赖电催化剂(electrocatalyst)发电。但催化剂一般由铂制成，这种金属不仅成本高昂，产量亦稀少。 科学家们一直努力寻找譬如铁-氮-碳等较常见而廉价的物质作为铂替代品，惟这些物质的催化发电效能兼耐久性均欠佳。 近日，由科大化学及生物工程学系邵敏华教授带领的团队，研发出一个新配方，不仅大幅降低铂于催化剂的所需含量达八成，更刷新氢燃料电池发电耐久性的世界记录。 虽然这款新型混合催化剂的铂含量极低，但经过十万次电压循环2的加速压力测试后，其催化效率仍维持在百分之97；而现时一般的催化剂经过了三万次的加速压力测试后，效率大跌逾五成。团队的另一项测试亦显示，氢燃料电池使用了新型混合催化剂后，即使持续运作超过200小时3，催化效果也没有出现下降。 催化剂效能出众，其中一个原因是它有三个不同类型的活性中心(active site) 进行催化作用，较只有一个活性中心的传统催化剂多。由原子分散的铂、单原子铁，以及铂铁合金纳米粒子所组成的新型混合催化剂，可以加快催化速度，产生的催化作用亦较铂催化剂高出3.7倍。理论上，催化性能愈好，燃料电池所产生的功率也会愈大。

由香港科技大学（科大）领导的一支科研团队，近日首次揭示氮氧化物（NOx）如何影响大气中硫酸盐的多寡，以及其与雾霾形成的关系，为解决空气污染的政策制订者提供新见解。 由污浊浓雾所带来的低能见度、高湿度以及高浓度PM2.5悬浮粒子的现象，一直对包括中国内地在内的大城市造成困扰。而在各种直径小于2.5微米（PM2.5）的污染物中，由二氧化硫（SO2）在大气中氧化而产生的硫酸盐，是雾霾成因中最普遍的成分之一。 虽然科学界早已知晓二氧化硫与硫酸盐之间的反应物-产物关系，但形成过程中所涉及的氧化剂及氧化过程非常复杂多样化，特别是氮氧化物在这过程中扮演的角色，一直没有一个清晰的理解。有别于直接由汽车废气以及燃烧如煤、柴油和天然气等化石燃料而产生的氮氧化物，硫酸盐并非直接由污染源头排放，因而令希望控制它的研究人员及政府官员感到头痛。今次研究乃科学家首次系统阐述氮氧化物如何于不同情况下，透过氧化过程影响制造硫酸盐的一连串化学反应。 由科大化学系兼环境及可持续发展学部教授郁建珍领导的研究团队，与加州理工学院的研究人员合作，发现了氮氧化物在三种不同的化学环境中以不同机制影响硫酸盐的形成。在低浓度氮氧化物环境中，氮氧化物催化氧化剂的形成，促进硫酸盐的形成；在雾霾笼罩时所出现超高浓度氮氧化物的环境中，溶于雾滴中的氮氧化物直接作为氧化剂，也促进硫酸盐的形成。惟在中高浓度氮氧化物的环境中，由于二氧化氮（氮氧化物家族的一员）消耗了羟基自由基，令其不能有效地氧化二氧化硫，继而抑制硫酸盐的产生。 研究结果显示，要在高污染的雾霾条件下减少硫酸盐的形成，必须同时控制二氧化硫与氮氧化物的排放，但是，当氮氧化物排放达至中高量时，由于大气中的二氧化氮会抑制促进硫酸盐形成的羟基自由基，减排氮氧化物反而会导致空气硫酸盐增加。