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低成本耐腐蝕催化劑可降低電解水制氫的成本

時(shí)間:2020-11-09 18:22來(lái)源:蓋世汽車(chē) 作者:余秋云
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（圖片來(lái)源：韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院）
 
       推動(dòng)以氫燃料汽車(chē)為代表的氫經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵是以低成本生產(chǎn)可以發(fā)電的氫氣。制氫的方法有很多，如捕獲副產(chǎn)品氫氣、重組化石燃料獲取氫氣以及電解水制氫。其中，電解水制氫的方法是一種環(huán)保的方法，但是其中催化劑的使用是決定其效率和價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力最重要的因素。因?yàn)椋娊馑b置需要使用鉑（Pt）催化劑，以加速產(chǎn)氫反應(yīng)以及提升耐用性。不過(guò)，雖然該催化劑的性能很好，但其成本很高，在價(jià)格方面不如其他制氫方法有競(jìng)爭(zhēng)力。
 
       根據(jù)電解質(zhì)在水中的溶解狀況，電解水裝置也會(huì)不同。例如，采用質(zhì)子交換膜（PEM）的裝置，即使采用過(guò)渡金屬制成的催化劑，而不是昂貴的鉑基催化劑，也能夠?qū)崿F(xiàn)高速率的產(chǎn)氫反應(yīng)。因此，有很多研究都專注于將該技術(shù)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。不過(guò)，雖然此類(lèi)研究專注于實(shí)現(xiàn)高反應(yīng)活性，但是提高此類(lèi)易在電化學(xué)環(huán)境中腐蝕的過(guò)渡金屬耐久性的研究卻被忽視了。
 
       據(jù)外媒報(bào)道，韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院（KIST）的一個(gè)研究小組研發(fā)了一種催化劑，由具備長(zhǎng)期耐久性的過(guò)渡金屬制成，可以提高制氫效率，而且還通過(guò)克服非鉑催化劑的耐久性問(wèn)題，無(wú)需使用到鉑。
 
       該研究小組利用噴霧熱解工藝，將少量鈦（Ti）注入到低成本過(guò)渡金屬磷化鉬（MoP）中。由于鉬價(jià)格低廉，且易于處理，因而常被用作能量轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)能設(shè)備的催化劑，但是其弱點(diǎn)是容易被氧化，進(jìn)而腐蝕。
 
       研究人員發(fā)現(xiàn)，在催化劑合成過(guò)程中，每種材料的電子結(jié)構(gòu)完全得以重構(gòu)，最終實(shí)現(xiàn)了與鉑催化劑相同的析氧反應(yīng)（HER）活性。電子結(jié)構(gòu)的改變解決了高腐蝕性的問(wèn)題，因此該催化劑比現(xiàn)有的過(guò)渡金屬基催化劑的耐久性提高了26倍，可加速實(shí)現(xiàn)非鉑催化劑的商業(yè)化。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
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