美国莱斯大学的科学家们在索求一种步骤：即若何通过优化阴极的纳米资料来提高燃料电池的成本效益，并说了然掺杂纳米资料催化氧还原反映(ORR)的原子级机造。氮掺杂碳纳米管(CNTs)或改性石墨烯纳米带能够成为铂在急剧氧还原中的可行代替物，将化学能转化为电能，该过程是燃料电池的重要反映。
为了获得氧还原反映的最佳机能，利用分歧的掺杂方式得到的分歧碳资料。图中灰色是碳，粉红色是硼，蓝色是氮和白色是氢。
由于它们拥有优良的导电性和机械性，因而高机能、设计性好的碳资料是氧还原反映的关键。正如钻研人员Xiaolong Zou在“Materials Today”中所谈到的一样：“开发阴极氧还原反映中的高效催化剂对于质子互换膜燃料电池的大规模利用是至关沉要的。”据Nanoscale杂志[Zou et. al. Nanoscale (2017) DOI: 10.1039/C7NR08061A]可知，通过使用推算机仿照，钻研幼组钻研了为什么石墨烯纳米带和氮/硼掺杂的碳纳米管反映太慢，以及该若何改善的问题。
导电纳米管或掺杂的纳米带扭转了它们化学键的个性，这有助于它们在质子互换膜燃料电池中用作阴极。在尺度燃料电池中，阳极参与氢燃料，而后将其分离成质子和电子。当负电子流出成为可用电流时，质子被拉入阴极与电子和氧气再结合天生水。
据发现，由于掺杂剂之间的相互作用以及化学键的变形，氮掺杂多的超薄碳纳米管可能最有效地阐扬作用。纳米管在这方面比纳米带好，由于它们的曲率，扭曲了化学键的边缘使其更容易结合。他们发现半径在7至10埃之间的超薄纳米管是最梦想的。
开发阴极氧还原反映中的高效催化剂对于质子互换膜燃料电池的大规模利用是至关沉要的。
还证了然拥有丰硕边缘，掺杂氮和硼的石墨烯纳米带显示了与吸收氧的纳米管相当的机能。在这里，氧气提供了形成双键的机遇，由于它们能够直接衔接到带正电荷的硼掺杂位点。正如Boris Yakobson所说：“固然掺杂纳米管显示出优良的远景，但是在纳米带锯齿边缘取代氮能够露出所谓的吡啶氮(其拥有已知的催化活性)，因而可能实现最佳机能。”
此刻，该团队但愿开发出新的步骤来实时的钻研纳米级电化学过程，以及更好地进行掺杂物与出缺点的碳资料之间的相互作用以提高机能。（文章起源：中国能源网）
