新聞及香港科大故事

香港科技大學(科大)的研究團隊研發了一款嶄新的氫燃料電池，不僅刷新了這種電池的最高耐久性記錄1，且更具成本效益，有助推動綠色能源的普及化及實現碳中和目標。 氫燃料電池利用氫及氧來發電，發電過程不會產生二氧化碳、懸浮粒子及其他有機會引致煙霧及健康問題的空氣污染物，所以一直被視為較潔淨的電能來源。雖然氫能對環境造成較少損害，亦已發展了一段時間，但始終未能大規模商業化。原因是氫燃料電池依賴電催化劑(electrocatalyst)發電。但催化劑一般由鉑製成，這種金屬不僅成本高昂，產量亦稀少。 科學家們一直努力尋找譬如鐵-氮-碳等較常見而廉價的物質作為鉑替代品，惟這些物質的催化發電效能兼耐久性均欠佳。 近日，由科大化學及生物工程學系邵敏華教授帶領的團隊，研發出一個新配方，不僅大幅降低鉑於催化劑的所需含量達八成，更刷新氫燃料電池發電耐久性的世界記錄。 雖然這款新型混合催化劑的鉑含量極低，但經過十萬次電壓循環2的加速壓力測試後，其催化效率仍維持在百分之97；而現時一般的催化劑經過了三萬次的加速壓力測試後，效率大跌逾五成。團隊的另一項測試亦顯示，氫燃料電池使用了新型混合催化劑後，即使持續運作超過200小時3，催化效果也沒有出現下降。 催化劑效能出眾，其中一個原因是它有三個不同類型的活性中心(active site) 進行催化作用，較只有一個活性中心的傳統催化劑多。由原子分散的鉑、單原子鐵，以及鉑鐵合金納米粒子所組成的新型混合催化劑，可以加快催化速度，產生的催化作用亦較鉑催化劑高出3.7倍。理論上，催化性能愈好，燃料電池所產生的功率也會愈大。

由香港科技大學（科大）領導的一支科研團隊，近日首次揭示氮氧化物（NOx）如何影響大氣中硫酸鹽的多寡，以及其與霧霾形成的關係，為解決空氣污染的政策制訂者提供新見解。 由污濁濃霧所帶來的低能見度、高濕度以及高濃度PM2.5懸浮粒子的現象，一直對包括中國內地在內的大城市造成困擾。而在各種直徑小於2.5微米（PM2.5）的污染物中，由二氧化硫（SO2）在大氣中氧化而產生的硫酸鹽，是霧霾成因中最普遍的成分之一。 雖然科學界早已知曉二氧化硫與硫酸鹽之間的反應物-產物關係，但形成過程中所涉及的氧化劑及氧化過程非常複雜多樣化，特別是氮氧化物在這過程中扮演的角色，一直沒有一個清晰的理解。有別於直接由汽車廢氣以及燃燒如煤、柴油和天然氣等化石燃料而產生的氮氧化物，硫酸鹽並非直接由污染源頭排放，因而令希望控制它的研究人員及政府官員感到頭痛。今次研究乃科學家首次系統闡述氮氧化物如何於不同情況下，透過氧化過程影響製造硫酸鹽的一連串化學反應。 由科大化學系兼環境及可持續發展學部教授郁建珍領導的研究團隊，與加州理工學院的研究人員合作，發現了氮氧化物在三種不同的化學環境中以不同機制影響硫酸鹽的形成。在低濃度氮氧化物環境中，氮氧化物催化氧化劑的形成，促進硫酸鹽的形成；在霧霾籠罩時所出現超高濃度氮氧化物的環境中，溶於霧滴中的氮氧化物直接作為氧化劑，也促進硫酸鹽的形成。惟在中高濃度氮氧化物的環境中，由於二氧化氮（氮氧化物家族的一員）消耗了羥基自由基，令其不能有效地氧化二氧化硫，繼而抑制硫酸鹽的產生。 研究結果顯示，要在高污染的霧霾條件下減少硫酸鹽的形成，必須同時控制二氧化硫與氮氧化物的排放，但是，當氮氧化物排放達至中高量時，由於大氣中的二氧化氮會抑制促進硫酸鹽形成的羥基自由基，減排氮氧化物反而會導致空氣硫酸鹽增加。