减少铂金的使用也会降低成本，让更多的电动汽车进入市场。

一种新的方法借用了“金发姑娘”的一些想法——恰到好处——来评估燃料电池电极需要多少金属。该技术利用金属表面的力来确定理想的电极厚度。

普渡大学化学工程教授杰弗里·格里利说:“适量的金属将使燃料电池电极具有最佳性能。”“如果它们太厚或太薄，部署燃料电池的主要反应就不能很好地工作，所以这里有一种金发姑娘原则。”

这项研究将发表在2月22日的《科学》杂志上科学该项目由约翰霍普金斯大学、普渡大学和加州大学欧文分校合作完成。

研究人员在钯上测试了他们的理论，钯是一种与铂非常相似的金属。

格里利说:“我们实际上是在用力来调整构成电催化剂的薄金属片的性质，电催化剂是燃料电池电极的一部分。”“最终目标是在各种金属上测试这种方法。”

燃料电池通过电催化剂启动的所谓氧还原反应，将氢与一些氧结合转化为电。找到合适的厚度会对电催化剂的表面施加压力，从而提高其进行反应的能力。

研究人员过去曾尝试使用外力来扩大或压缩电催化剂的表面，但这样做有使电催化剂不稳定的风险。

相反，Greeley的团队通过计算机模拟预测，钯电催化剂表面的固有力可以被操纵以获得最佳性能。

根据模拟，五层厚的电催化剂，每层都像原子一样薄，就足以优化性能。

普渡大学化学工程博士后郑振华说:“不要与武力抗争，要利用武力。”郑振华是这篇论文的第一作者和共同通讯作者。“这有点像建筑中的一些结构不需要外部梁或柱，因为拉力和压缩力是分布和平衡的。”

王超在约翰霍普金斯大学的实验室进行的实验证实了模拟预测，发现该方法可以将催化剂活性提高10到50倍，使用的金属比目前用于燃料电池电极的金属少90%。

这是因为原子级薄电极上的表面力调整了金属薄片的张力或原子之间的距离，从而改变了它们的催化性能。

“通过调整材料的厚度，我们能够产生更大的应变。这意味着你有更多的自由来加速你想在材料表面发生的反应。”

这项研究得到了多个实体的支持，包括美国能源部、国家能源研究科学计算中心和国家科学基金会。

这项工作与普渡大学的“巨大飞跃”庆祝活动相一致，作为普渡大学150周年纪念活动的一部分，表彰该大学在可持续经济和地球方面取得的全球进步。这是为期一年的创意节的四个主题之一，旨在展示普渡大学作为解决现实世界问题的智力中心。