在一個對永續能源的追求變得至關重要的時代，研究人員正在孜孜不倦地探索創新途徑來增強燃料生產過程。將化學能轉化為電能（反之亦然）的最重要工具之一是電催化，它已被用於各種綠色能源技術中。

電催化加速電化學反應透過使用催化劑－可以提高反應速率而不被消耗的物質。電催化是諸如燃料電池和電解槽，它能夠將氫和氧等燃料有效地轉化為電能，或將水分別轉化為氫和氧，從而促進清潔能源的循環。

但問題是效率。傳統的電催化方法通常無法最大化反應物向催化劑表面的傳輸，而這是能量轉換的關鍵步驟。這降低了反應的整體效率，並減緩了我們在清潔能源解決方案方面的進展。

現在，由洛桑聯邦理工學院 Magalí Lingenfelder 領導的科學家們開發了一種新方法來追蹤提高清潔燃料生產效率的基本流程。發表於自然通訊， 這工作專注於磁場和電催化的有前景的交叉，為更有效率、更環保的燃料生產技術提供途徑。

研究表明，催化劑周圍的磁場會產生洛倫茲力，即磁場對移動電荷施加的力。這些反過來又引起旋轉運動，增強催化劑表面反應物和產物的運動，確保反應更加一致和快速，同時也克服了反應物稀缺帶來的限制，這是氧還原反應（ORR）等反應中的常見障礙，對於燃料電池至關重要。

為了實現這一切，研究人員必須使用先進的磁電化學裝置來建構一種工具，用於即時觀察磁場下離子的運動。對於實際複雜的設置，Lingenfelder 向她的辦公室鄰居、自旋電子學專家 Jean-Philippe Ansermet 教授求助，他也研究了電化學中的自旋效應。

「我們採用讓菲利普的電磁體來測量磁場對綠色能源關鍵電催化反應的影響，」她說。「使用 Priscila 和 Yunchang [該研究的第一作者]開發的創造性技巧，我們能夠原位追蹤離子在電解液中如何在磁場並為如何應用磁場以可重複的方式促進電催化提供堅實的基礎。透過將磁場應用於非磁性電極並監測反應，科學家能夠解耦不同的效應，並觀察磁力如何攪拌並增強催化劑周圍反應物的運動。

這個過程類似於創造微型漩渦，顯著提高了對綠氫生產至關重要的反應效率，為推進永續能源技術提供了一條有前途的途徑。

新方法實用嗎？在這項研究中，科學家發現非磁性界面上的磁場誘導的氧還原反應的活性提高了 50% 以上。這代表著效率的大幅躍升，但最重要的是，透過展示磁場所需的機制和條件，使團隊能夠解決該領域的許多基本爭議，以增強涉及氣體產物或氫和氧等反應物的不同電催化反應。

該研究描繪了利用磁場提高電催化效率的方法，從而推動我們實現更有效的可持續燃料生產。它可以徹底改變能源轉換技術，使燃料電池得到更廣泛的應用，例如在氫動力汽車中，並增加氫氣作為清潔能源的產量，同時減輕我們的能源消耗對地球氣候變遷的影響。