蓋世汽車訊 隨著大氣中的二氧化碳含量不斷增長，全球變暖趨勢不斷加劇，使用更清潔、更可持續(xù)的能源來替代化石燃料，成為解決環(huán)境問題的當(dāng)務(wù)之急。在這方面，清潔氫能源是一個很好的選項。

（圖片來源：韓國中央大學(xué)）

目前，電催化水分解是最清潔的制氫方法。然而，為了提升效率，這一過程需要使用鉑等稀有貴金屬催化劑。由于成本較高，其大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用受到影響。相比之下，過渡金屬基催化劑成本較低，如鈷、鎳、鐵的氧化物、硫化物和氫氧化物等。這兒有一個問題是，電催化水分解過程由兩個半反應(yīng)組成，即析氫反應(yīng)（HER）和析氧反應(yīng)（OER）。以往報道過的大多數(shù)過渡金屬基催化劑只能單獨催化HER或OER，導(dǎo)致相關(guān)配置復(fù)雜，總體成本較高。

據(jù)外媒報道，韓國中央大學(xué)（Chung-Ang University）的研究人員為此開發(fā)了一種新型異質(zhì)結(jié)構(gòu)催化劑，由空心硫化鈷物（CoSx）和鎳鐵（NiFe）層狀雙氫氧化物（LDH）納米片組成，可以同時促進兩種半反應(yīng)。

研究負(fù)責(zé)人、助理教授Seung-Keun Park表示，制備高效水分解催化劑的合理策略是，將OER活性NiFe LDH和HER活性催化劑整合至同一異質(zhì)結(jié)構(gòu)中?？招腍ER催化劑具有高表面積和開放結(jié)構(gòu)，被視為完成這一工作的理想選擇。事實證明，金屬有機骨架（MOF）是制造空心結(jié)構(gòu)的有效前體。然而，目前還沒有關(guān)于含有NiFe LDH的MOF基空心催化劑的報道。

因此，研究人員以受控方式，將NiFe LDH納米片電化學(xué)沉積至由泡沫鎳支撐的空心CoSx納米陣列表面上。將活性HER催化劑CoSx和OER催化劑NiFe LDH整合在一起，從而實現(xiàn)卓越的雙功能催化活性。

事實上，在低電池電壓下，這種催化劑能夠在兩個半反應(yīng)（half-reaction）中穩(wěn)定地提供高達(dá)1000 mA cm-2的電流密度，這表明其在工業(yè)規(guī)模的水分解應(yīng)用中是可行的。研究人員認(rèn)為，這要歸功于催化劑異質(zhì)結(jié)構(gòu)上存在大量的活性位點，在反應(yīng)過程中能促進電解質(zhì)滲透，并釋放氣體。此外，基于該催化劑的電解槽，在低電池電壓下表現(xiàn)出300 mA cm-2的高電流密度，并且整體水分解過程可持續(xù)100小時，具有耐用性。

研究人員表示，這種催化劑表現(xiàn)出增強電催化性能，可能是由于其獨特的分層異質(zhì)結(jié)構(gòu)，及其組件之間的協(xié)同作用。這項工作將促進實現(xiàn)零排放社會。

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