近日，來自布朗大學的一組科學家研發出了一種新的催化劑，它可以使氫燃料電池驅動的汽車變得更加經濟。這種基於鉑和鈷合金製成的奈米顆粒催化劑不僅比純鉑更便宜而且效率更高、使用壽命更長。雖然氫燃料電池為汽車行業帶來了希望，透過適當的基礎設施它將電動汽車的生態友好和傳統化石燃料的自由度結合在一起，然而為了讓燃料電池運轉起來，它需要一個催化劑來進行關鍵氧還原反應。

據瞭解，燃料電池含有一個質子交換膜(PEM)，一邊是氫一邊是含氧的空氣。電子將從氫原子中剝離出來然後被氧原子吸收進而產生電能。問題是想要進行這樣一個反應需要催化劑。

鉑是最常用的催化劑，然而這種元素價格昂貴、效率不高，而且容易“中毒”，雜質會附著在鉑分子上導致反應終止。研究小組組長Junrui Li指出，將鉑與鈷等金屬合二為一的成本更低，同時還能使得催化劑的效率變得更高，然而這種合金在燃料電池的惡劣條件下會迅速氧化並慢慢流失。

為此，研究團隊製出奈米粒子，它由純鉑的外層和由鉑和鈷原子交替層組成的內部組成。

針對這種新型催化奈米粒子的測試顯示，它們的效能已經遠超過鉑，並且在3萬個電壓週期後仍保持活性--在這個電壓週期內，鉑的含量會急劇下降。然而，研究小組強調，在實驗臺上發生的事情與在溫度和酸度更高的燃料電池中發生的事情是不同的。因此，新的催化劑被送到了洛斯阿拉莫斯國家實驗室然後在一個實際的燃料電池中展開了進一步的測試。

團隊表示，最終測試表明，新的催化劑超過由美國能源部最初設定的數值。“即使經過了3萬次迴圈，我們的催化劑仍超出了能源部最初的活性目標，”Sun說道，“在真實的燃料電池環境中，這種效能真的很有前途。”

是電極，氫氣和氧氣都是非金屬，不導電，要產生電流，必須使氫分子，吸附在電極上，氫原子才能把電子，輸送到電極上，形成電流。氧氣分子，如何更好接收電子，也要考慮。

儘管日本政府也在不遺餘力的推動國內氫計劃，以便保持在燃料電池、氫能技術上的領先地位，然而，自從豐田推出第一臺燃料電池電動汽車後，這項技術的普及仍然面臨著一系列完全不同的挑戰，這些調整在很大程度上制約了燃料電池電動汽車快速推廣，因此至今，並沒有出現類似日本豐田混合動力車那樣的神話，在短期內即獲得消費者的青睞。

1、加氫站的建設成為制約

首先，到目前為止，阻礙氫動力汽車發展的最大障礙是幾乎完全沒有全球基礎設施來供應燃料，以提供燃料電池汽車行駛所需的動力。

在日本，一個名為Iwatani的能源集團正開始建立加廣泛的氫站網路，但這一過程既耗時又昂貴。同時，日本法規將氫氣歸類為工業氣體，因此加氫站的分佈與建設必須，遵守嚴格的安全法規。

日本政府顯然，已經意識到各類問題，導致燃料站的建設成本代價高昂，並正在採取措施在2025年之前降低燃料站的價格。安倍晉三首相承諾，日本政府將建立一個從生產到運輸和消費的國際氫供應鏈。

這項新技術的產業化程序中，與政府幹預是分不開的，因為目前很少有私營公司願意冒險獨立投資一個氫燃料補給站網路，除非等到這項技術變得更加廣泛，成本能夠大幅下降。

然而，最為關鍵的是，當加氫站基礎設施配套設施齊全之前，很少有駕車者願意每天駕駛氫動力汽車作為交通工具，因此燃料電池電動汽車不會像混合動力汽車那樣，雖然後者相對高的燃油效率，但在其他方面如燃料供給和行駛效率上，幾乎與傳統的汽油車接近，不會對司機的行為產生任何約束。

2、制氫成本高昂

燃料電池普及的另一個主要障礙是氫的來源。純氫在地球上不是天然存在的，它的製造既昂貴又高耗能，日本Iwatani集團是透過燃燒天然氣來生產純氫，而澳洲政府正試圖透過燃燒褐煤來生產大量的天然氣。如果該專案成功，澳洲希望將其氫氣出口到日本等國。

因為沒有足夠的資料支撐，目前尚不清楚，即使是能夠在全國加氫站網路上大量交付氫燃料，在每英里行駛的基礎上是否會與汽油車具有價格競爭力，還需要進一步考量與嘗試。

3、氫動力系統與電池成本高

最後，氫動力系統的開發和建造成本仍然很高，豐田Mirai的儲氫罐是由碳纖維製成的，車載發電燃料電池使用鉑，綜合成本仍然很高，儘管據美國能源部門預測未來幾年成本會顯著下降，但短期內也是關鍵制約因素。

高昂的成本只能透過轉嫁消費者的方式來解決，因此燃料電池電動汽車的推廣，必須與政府激勵政策相配套，就像混合電動汽車與純電動汽車，補貼帶動技術進步與消費者增長，而後再逐步取消各項補貼政策，因此在氫氣進入主流之前，成本需要大幅下降。

氫燃料電池車現在最大的障礙是缺乏頂層設計！

氫燃料電池車的推廣是一個龐大的系統工程，需要法律法規、市場準入，制氫、加氫基礎設施，燃料電池、儲氫罐的生產、檢測、標準等等一系列問題都需要政府的頂層設計來加以規範，引導與協調。

比如氫氣現在是當危化品來管理，那麼要建加氫站就比較麻煩，就需要頂層設計來修改法規清除障礙；加氫站建設需要規劃和土地需要政府幫忙合理佈局和批准乃至扶持；氫燃料電池車前期可以商業化推廣運營的切入點只能是公交大客，計程車計程車等商用車。而這些行業沒有政府頂層設計的幫助公司和個人是非常難以進入的！

所以，儘管現在氫燃料電池車在技術成熟度和成本控制以及燃料氫氣的供應等各方面都具有了商業推廣的條件，但依然發展緩慢的原因就是政府的頂層設計沒有及時跟上，有些滯後！

非常高興回答您的這個問題，以下是我自己的一些理解和看法：

氫燃料電池汽車最大的障礙是缺乏頂級設計。

氫燃料電池汽車的推廣是一項龐大的系統工程，需要法律法規、市場準入、氫氣生產、加氫基礎設施、燃料電池和儲氫罐的生產、測試、標準等問題由政府頂層設計進行規範、指導和協調。

例如，氫氣現在作為危險化學品進行管理，因此建造加氫站更麻煩，這需要頂層設計來修改法律和消除障礙。加氫站的建設需要規劃，土地需要政府的幫助，需要合理的佈局、審批甚至支援。氫燃料電池汽車早期商業化推廣和運營的起點只能是公交車、計程車等商用車。然而，沒有頂級政府的設計援助，公司和個人很難進入這些行業。

因此，雖然氫燃料電池汽車現在技術成熟度、成本控制和燃料氫氣供應等方面都具備了商業推廣的條件，但發展緩慢的原因是政府的頂層設計跟不上時代的步伐，落後於時代。