新型雙功能催化劑有望高效生產(chǎn)綠氫
新催化劑示意圖。圖片來源：蔚山科學(xué)技術(shù)院
韓國(guó)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(jìn)材料》雜志。
研究團(tuán)隊(duì)指出，盡管經(jīng)過數(shù)十年的深入研究，用于酸性水分解的催化劑仍然依賴鉑和銥等金屬。這些金屬稀缺、昂貴且可持續(xù)性差。與鉑和銥相比，釕的生產(chǎn)成本和溫室氣體排放量都相對(duì)較低，因此備受關(guān)注。但在酸性條件下，釕金屬催化劑對(duì)析氫反應(yīng)的活性相對(duì)較低，對(duì)析氧反應(yīng)的穩(wěn)定性也較低，商業(yè)應(yīng)用面臨困難。
在最新研究中，蔚山科學(xué)技術(shù)院和韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)，在釕原子周圍摻雜鎢和硅，開發(fā)出一種基于釕、硅和鎢的雙功能新型催化劑。通過提高質(zhì)子在催化劑表面的吸附強(qiáng)度，催化劑的反應(yīng)能力得以快速提升。與市售的鉑催化劑相比，新催化劑具有更高的析氫反應(yīng)活性。而且，新催化劑即使在高腐蝕酸性環(huán)境中也表現(xiàn)出非凡的耐用性。
此外，厚度為5到10納米的鎢薄膜保護(hù)了釕的催化位點(diǎn)，提高了其穩(wěn)定性。研究團(tuán)隊(duì)使用酸度為0.3的酸性電解質(zhì)，將10毫安電流注入1平方厘米電極內(nèi)。結(jié)果顯示，即使運(yùn)行100小時(shí)后，新催化劑的性能仍穩(wěn)定如初。
研究人員表示，這種三元素催化劑的開發(fā)意義重大，因?yàn)樗锌赡芡瑫r(shí)取代昂貴的鉑和銥，來生產(chǎn)高純度綠氫。
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