蓋世汽車訊 電化學水分解是一種綠色制氫方法。該過程涉及在使用催化劑（反應增強物質）的情況下，通過電力使水分子在電極上發(fā)生電化學反應，以產(chǎn)生氫氣和氧氣。 據(jù)外媒報道，佐治亞理工學院（Georgia Institute of Technology）和佐治亞技術研究所（GTRI）的研究人員開發(fā)了一種新的水分解工藝和材料，可以充分提高綠色制氫的效率。

（圖片來源：佐治亞理工學院）

該團隊希望以混合材料為電催化劑，降低綠色制氫成本，并使其更耐用。目前，這一過程依賴于鉑和銥等貴金屬成分，這些元素既昂貴又稀有，是規(guī)?；娊庵茪涞氖走x催化劑。事實上，據(jù)市場研究公司W(wǎng)ood Mackenzie數(shù)據(jù)，在2020年的氫氣年產(chǎn)量中，綠色氫氣占的比例不到1%。這在很大程度上是因為催化劑的費用過高。首席研究員Seung Woo Lee表示：“此項工作旨在減少使用貴金屬，增加其活性和使用選項?！?/p>

該團隊強調，通過金屬納米顆粒和金屬氧化物之間的相互作用，支持高性能混合催化劑設計。Lee表示：“在新催化劑設計中，研究人員采用更好的氧化物基底，其中使用的貴元素更少。”這些混合催化劑在氧氣和氫氣（裂解）方面都表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。

納米級分析

這項工作借助于研究伙伴韓國能源研究所（Korea Institute Of Energy Research）的計算和建模，以及京浦國立大學（Kyungpook National University）和俄勒岡州立大學（Oregon State University）的X射線測量，后者利用了同步加速器，這是一種足球場大小的超級X射線。Lee解釋說：“利用X射線，可以在水分解過程中，從納米尺度上監(jiān)測催化劑發(fā)生的結構變化。研究人員可以探討其在操作條件下的氧化態(tài)或原子構型?！?/p>

GTRI的研究科學家Jinho Park表示，這項研究可能有助于降低綠色制氫過程中的設備成本門檻。除了開發(fā)混合催化劑外，研究人員還微調其控制催化劑形狀以及金屬相互作用的技能。關鍵優(yōu)先事項是，減少系統(tǒng)中使用的催化劑，同時提高其耐久性，因為催化劑在設備成本中占主要部分。

“研究人員希望在不減弱性能的情況下，長期使用這種催化劑。這項研究不僅集中在制造新型催化劑上，還致力于理解其背后的反應機理。這將為該領域的其他研究人員提供重要的見解?！?/p>

催化劑的形狀問題

據(jù)介紹，關鍵發(fā)現(xiàn)在于，催化劑的形狀在制氫過程中所起的作用。Park表示：“催化劑的表面結構，對于確定其是否能優(yōu)化制氫非常重要。因此，研究人員試圖控制催化劑的形狀，以及金屬和基體材料之間的相互作用?！?/p>

首先受益的關鍵應用包括燃料電池電動汽車加氫站（目前只在加州運營），以及微電網(wǎng)。目前，該團隊正在與合作伙伴合作，利用人工智能探索高效制氫的新材料。

返回第一電動網(wǎng)首頁 >