革命性催化剂显着提高绿色氢生产效率
韩国标准与科学研究所，韩国大田
研究人员使用新开发的催化剂操作水电解系统。 （图片来源：韩国标准科学研究所）通过水电解产生的绿氢是下一代环保能源，因为它在生产过程中不会产生二氧化碳等污染物。催化剂在水电解过程中发挥着至关重要的作用，将水分解为氢气和氧气。绿色制氢的效率很大程度上取决于这些催化剂的性能。因此，绿氢的商业化取决于开发具有成本效益、能够长期保持高性能的催化剂。
韩国研究人员成功开发出一种新材料，可显着提高绿色制氢效率，同时降低成本。
韩国标准与科学研究所 (KRISS) 开发了一种用于阴离子交换膜 (AEM) 水电解的高性能贱金属催化剂。新开发的催化剂不仅比贵金属替代品更便宜，而且表现出优越的性能，使绿氢的商业化又近了一步。
目前，AEM 水电解系统主要依赖贵金属催化剂，例如铂 (Pt) 和铱 (Ir)。然而，这些材料的高成本及其易降解性显着增加了氢气生产的成本。为了克服这一挑战，开发耐用且价格实惠的贱金属催化剂至关重要。
KRISS新兴材料计量小组通过在具有镍钼（MoO 2-Ni4Mo）结构的二氧化钼中引入少量钌（Ru），成功开发出了贱金属催化剂。虽然二氧化钼具有高导电性，但由于在碱性环境中会发生降解，其作为水电解催化剂的应用受到限制。
通过全面的结构分析，研究人员确定二氧化钼上氢氧根离子（OH-）的吸附是降解的主要原因。
基于这些发现，他们设计了一种以最佳比例掺入钌的方法，以防止二氧化钼降解。所得的钌纳米颗粒尺寸小于 3 纳米，可在催化剂表面形成薄层，防止降解并提高耐用性。
性能评估显示，与现有商业材料相比，新开发的催化剂的耐用性提高了四倍，活性提高了六倍以上。
此外，当与钙钛矿-硅串联太阳能电池集成时，该催化剂实现了高达22.8%的太阳能制氢效率，凸显了其与可再生能源的强大兼容性。
该催化剂在盐水中也表现出高活性和稳定性，可产生高质量的氢气。这一能力预计将显着降低与海水淡化相关的成本。
KRISS新兴材料计量组首席研究员Sun Hwa Park博士表示：“目前，生产绿色氢气需要纯净水，但使用实际海水可以大大降低海水淡化相关的成本。我们计划继续在这一领域进行研究。”
这项研究得到了 KRISS MPI 实验室计划的支持，并与首尔国立大学 Ho Won Jang 教授团队和韩国材料科学研究所 Sung Mook Choi 博士团队合作进行。
研究结果发表在七月版的应用催化B：环境与能源 （IF：20.2），化学工程领域领先期刊。
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