編譯／韋士塔

製造高效燃料電池的關鍵是催化劑，優良的催化劑能讓電池產生更快速、更有效率的化學反應，從而提高能量輸出。目前的燃料電池通常使用鉑基（Pt-based）催化劑，透過氧還原反應（oxygen reduction）轉化為電力，但美國科學家正嘗試使用波菜製作催化劑，不僅更環保，成本更低，效率也可能更高。

美利堅大學（American University）的研究人員在《科學》（Science）期刊中指出，他們一直尋找成本低、性能好的催化劑；菠菜價格低廉，易於生長，其成分富含鐵和氮，在科學領域有著悠久的歷史；數十年來，科學家嘗試把菠菜的光合作用和電化學特性，應用在工業用途。

2012年時，美國范德堡大學（Vanderbilt University）的科學家曾嘗試使用菠菜製作「生物混合」（biohybrid）太陽能電池。此外，中國大陸研究人員也曾在2014年發表論文，探討從菠菜中收集活性炭作為電容器電極的實驗；去年，一組中國大陸科學家則研究以菠菜製作奈米複合材料，作為光觸媒。

近來，研究人員使用菠菜製造催化劑，改善燃料電池的性能；他們把菠菜的葉子洗淨、磨成汁再冷凍乾燥，接著磨成粉末，並加入三聚氰胺；此外，研究人員還加入氯化鈉和氯化鉀，幫助形成小孔以增加化學反應的表面積，讓氧氣可以穿透材料，提高電池的能量輸出。

實驗數據顯示，以菠菜為原料的催化劑，比鉑基催化劑更有效。報告指出：「菠菜是一種可再生的生物質，其化學活性和穩定性，甚至優於當前普遍使用的商用鉑基催化劑。鉑礦的數量稀缺、成本昂貴，且容易產生化學毒素。」

研究人員指出，永續發展是他們考慮使用菠菜的重要因素，也正在思考如何解決催化劑生產過程產生的碳足跡，因為目前的製作程序需使用高溫，把這些複合材料在攝氏900度的溫度下分解，製成奈米薄片。若能使用不同的方法獲得相同類型的材料，將可減少能源消耗，顯著減少碳排放。

高效、環保的電池，足以牽動多項產業的發展，包括電動車、智慧手機和軍事裝備。以電動車為例，純電池驅動的電動車近年來銷售量持續升高，關鍵因素就是電池技術的進步。若能開發出能量密度更高、使用壽命更長和成本更低的電池，將可助製造商搶占商機。菠菜的應用技術若能突破，將讓電池更符合電動車的環保理念，也將有助吸引更多重視環保的消費者。

研究人員強調，他們的創新方法能夠把菠菜製成高性能催化劑，但目前的實驗仍只是在初期階段，距離商業應用還有一段距離。在實驗室環境中表現出色的產品，實際應用時可能面臨其他挑戰；但最重要的是，「最新結果證實，我們能夠利用自然資源的氧還原反應，製造具有環保永續性的高活性碳基催化劑」。