新型雙功能催化劑有望高效生產(chǎn)綠氫

近日，韓國科學(xué)家利用釕、硅和鎢等，開發(fā)出一種新型雙功能水電解催化劑。與傳統(tǒng)的鉑或銥催化劑相比，新催化劑有望以更具成本效益且環(huán)境友好的方式，穩(wěn)定高效生產(chǎn)高純度綠氫，相關(guān)研究論文發(fā)表于新一期《先進材料》雜志。

據(jù)悉，由UNIST能源與化學(xué)工程學(xué)院Jungki Ryu教授和韓國科學(xué)技術(shù)院材料科學(xué)與工程系Dong-Hwa Seo教授領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)合研究小組成功開發(fā)了一種雙功能水電解催化劑，用于高效、節(jié)能的水電解催化劑。

研究小組致力于尋找鉑和銥等貴金屬催化劑的替代品，這些催化劑在酸性條件下表現(xiàn)出穩(wěn)定性。與鉑和銥相比，釕因其相對較低的生產(chǎn)成本和顯著較低的溫室氣體排放而作為一種環(huán)保金屬而受到關(guān)注。然而，由于其催化活性低于鉑、穩(wěn)定性低于銥，因此在商業(yè)化方面面臨挑戰(zhàn)。

研究人員開發(fā)的催化劑具有在釕原子周圍摻雜鎢和硅的結(jié)構(gòu)，通過提高催化劑表面質(zhì)子的吸附強度來增強催化劑的反應(yīng)加速能力。與市售鉑催化劑相比，它在析氫反應(yīng)中表現(xiàn)出更高的活性。此外，厚度為5~10nm的鎢薄膜可以保護釕的催化位點，從而提高其穩(wěn)定性。

研究團隊對該催化劑進行了穩(wěn)定性實驗。他們使用酸性電解質(zhì)（酸度為0.3），將10 mA的電流注入 1 cm2 電極。所開發(fā)的催化劑即使運行超過100小時也表現(xiàn)出穩(wěn)定的性能。該研究團隊表示：這種三元催化劑的開發(fā)意義重大，因為它有潛力替代昂貴的鉑和銥，有望應(yīng)用于高純度綠色制氫系統(tǒng)，例如質(zhì)子交換膜電解槽。