冯振兴副教授指导学生合成材料。图源：OSU工程学院。
直接乙醇燃料电池（DEFC）研究获得新进展，俄勒冈州立大学的替代能源研究团队正在为其驱动的新能源汽车大规模应用开辟道路。来自俄勒冈州立大学、中国南方科技大学、阿贡国家实验室的科学家们组成的研究团队开发了一种新型催化剂，解决了与DEFC发展密切相关的三个关键问题，即效率低、催化材料的成本、细胞内化学反应的毒性。
汽车和卡车依赖化石燃料的燃烧来驱动发动机，这导致了大量温室气体的排放，是气候变化的主要因素。团队负责人冯振兴说，“为了实现碳中和、零碳排放的目标，迫切需要使用可再生和可持续的能源燃料。直接乙醇燃料电池有可能取代以汽油和柴油为基础的能量转换系统，成为新的动力来源。”
乙醇，由碳、氢、氧组成，化学式为C2H6O，是酒精饮料的活性成分。它是通过酵母的糖发酵自然产生的，可以从玉米、小麦、高粱、大麦、甘蔗和甜高粱等多种来源获得。美国的大部分乙醇都是用玉米作为原料生产的。
冯解释说，燃料电池依靠氢或其他各种燃料能清洁高效地发电，大到公共发电厂小到笔记本电脑都可以用它供电。DEFC技术中的乙醇可以从多种来源获得，尤其是甘蔗、小麦和玉米这样的生物质，它们在生产乙醇的过程中还可以吸收大量的二氧化碳。
乙醇是一种液体，易于储存和运输，生产和配送设施已经十分完备，而且每公斤乙醇可以比甲醇或纯氢等燃料提供更多的能量，这使得DEFC成为替代内燃机的一个更有吸引力的选择。
第一辆直接乙醇燃料电池驱动的汽车是在2007年开发的，然而由于DEFC的低效率、催化剂成本以及燃料电池内部反应产生的一氧化碳中毒风险阻碍了DEFC汽车的进一步发展。
为了解决这些问题，研究团队开发了高性能的钯合金催化剂，比目前的钯基催化剂使用的贵金属更少。
催化剂是一种既能提高反应速率，又不经历任何永久化学变化的物质。研究团队证明将氟原子引入钯-氮-碳催化剂中，可以改变钯周围的环境，从而提高细胞中乙醇氧化反应和氧还原反应这两个重要反应的活性和持久性，保持功率密度电池近6000小时的稳定。在Argonne进行的先进同步加速器x射线光谱表征表明，氟原子的引入创造了更富氮的钯表面，有利于催化反应。而通过抑制钯迁移和减少碳腐蚀，电池的耐久性得以增强。
研究团队正在募集资金，开发用于便携式设备和车辆的DEFC装置。冯说：“如果成功的话，我们计划在五年内推出一款商业化的设备。DEFC汽车也有望在10年内实现。”
