Khác với pin lithium, công nghệ pin nhiên liệu sử dụng các phản ứng hóa học do chất xúc tác điều khiển để tạo ra điện năng. Pin Lithium thường đạt được phạm vi hoạt động 160-480 km trong một lần sạc, nhưng pin điện có nhược điểm là chi phí sản xuất và vật liệu cathode cao, cần nhiều thời gian để sạc. 

Hệ thống pin nhiên liệu tận dụng những nguyên tố dồi dào như oxy và hydro, có thể đạt được hơn 640 km trong một lần sạc, được thực hiện trong vòng chưa đầy 5 phút. Nhược điểm chính là các chất xúc tác, được sử dụng để kích hoạt các phản ứng chế tạo từ vật liệu quý hiếm (như bạch kim) hoặc quá nhanh chóng bị phân hủy để có thể sử dụng trong đời sống thực tế.

Với sự phát triển của vật liệu phụ gia mới, các nhà khoa học đã chế tạo được chất xúc tác sắt – nitơ – cacbon bền vững và rẻ tiền hơn. Khi được đưa vào các phản ứng hóa học , vật liệu phụ gia bảo vệ hệ thống pin nhiên liệu khỏi hai sản phẩm phụ ăn mòn chi tiết mạnh nhất: các hạt không ổn định như nguyên tử, phân tử hoặc ion gốc tự do và hydro peroxit.

Kết quả công trình nghiên cứu của nhóm nhà khoa học được công bố trên tạp chí khoa học Nature Energy .

Reza Shahbazian-Yassar, GS kỹ thuật cơ khí và công nghiệp tại Đại học Kỹ thuật UIC và các đồng nghiệp sử dụng các kỹ thuật hiển vi hình ảnh tiên tiến khảo sát các phản ứng với vật liệu, một chất phụ gia là các hạt nano ôxít tantali-titan có chức năng quét và khử hoạt tính của các gốc tự do . Hình ảnh độ phân giải cao của các cấu trúc nguyên tử cho phép các nhà khoa học xác định những thông số cấu trúc cần thiết để phụ gia hoạt động.

GS Shahbazian-Yassar, đồng tác giả nghiên cứu cho biết, trong phòng thí nghiệm nhóm nghiên cứu sử dụng kính hiển vi điện tử để chụp những hình ảnh chi tiết đến độ phân giải nguyên tử của vật liệu trong những điều kiện sử dụng khác nhau.