绿色能源创新:科学家开发新型催化剂，以低成本有效地水解制氢

Frontier 8月 31, 2021 1.77w 浏览 0

地球气候变暖已是不争的科学事实，对人类生活的影响已经显而易见，未来几年对人类而言的首要任务是限制石油、煤炭和天然气等化石燃料的使用，并且改用更清洁的可再生能源，同时提升能源的功效。为了使全球平均温度保持在比工业化前水平升高不超过1.5℃的水平，全球必须于2050年实现碳中和。釜山大学改进的水解制氢方法，这是绿色能源创新的游戏规则改变者。

氢经济是碳中和世界蓬勃发展的一种方式。目前，生产氢燃料最简单的方法是电化学水分解：在催化剂（促进反应的物质）存在的情况下，通过水运行电力以产生氢和氧。然而，这种反应非常缓慢，需要专门的条件和贵金属催化剂，而且总体上很昂贵。因此，以节能的方式以低成本实现高产氢率具有挑战性。迄今为止，水分解制氢尚未成功商业化。

现在，韩国釜山国立大学的一组研究人员开发出一种方法来设计一种可以解决其中一些问题的新型电催化剂。他们的工作已于 2021 年 4 月 6 日在线提供，并将在 2021 年 9 月出版的《应用催化 B：环境》第292卷出版。

研究人员在聚合物载体上开发了一种基于非贵金属的稳定电催化剂，该催化剂可以从过渡金属磷酸盐以低成本有效地从水中生产氢气和氧气。

研究团队通过使用简单的水热工艺在聚苯胺 (PANI) 纳米线阵列上沉积不同比例的钴和锰离子来制造这种电解槽。通过调整 Co/Mn 比率，他们实现了反应发生的整体高表面积，并结合 PANI 纳米线的高电子传导能力，在该催化剂表面促进了更快的电荷和传质。双金属磷酸盐还赋予双功能电催化活性，用于同时产生氧和氢。

在测试该催化剂性能的实验中，他们发现其形态大大降低了反应过电位，从而提高了系统的电压效率。作为耐用性的证明，即使在 100 mA/cm ²下连续产氢 40 小时后，其性能仍保持一致。并且可以在仅 1.54V 的低输入电压下进行水分解。

除了这些优点之外，还有过渡金属的低成本。事实上，该系统可以被扩展和适应以应用于无数的设置。谈到未来可能的应用，使用这项技术的水分解装置可以安装在需要氢燃料的现场，并且可以使用低能量输入或完全可再生的能源来运行。例如，我们可以在家中使用太阳能电池板生产氢气用于烹饪和取暖。这样，我们就可以在 2050 年之前实现碳中和。获取更多前沿科技研究进展访问：https://byteclicks.com

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