作者:刘霞 来源:科技日报 发布时间:2024/1/19 8:47:28
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新型双功能催化剂有望高效生产绿氢

 


新催化剂示意图。图片来源:蔚山科学技术院

韩国科学家利用钌、硅和钨等,开发出一种新型双功能水电解催化剂。与传统的铂或铱催化剂相比,新催化剂有望以更具成本效益且环境友好的方式,稳定高效生产高纯度绿氢。相关研究论文发表于新一期《先进材料》杂志。

研究团队指出,尽管经过数十年的深入研究,用于酸性水分解的催化剂仍然依赖铂和铱等金属。这些金属稀缺、昂贵且可持续性差。与铂和铱相比,钌的生产成本和温室气体排放量都相对较低,因此备受关注。但在酸性条件下,钌金属催化剂对析氢反应的活性相对较低,对析氧反应的稳定性也较低,商业应用面临困难。

在最新研究中,蔚山科学技术院和韩国科学技术院的联合团队,在钌原子周围掺杂钨和硅,开发出一种基于钌、硅和钨的双功能新型催化剂。通过提高质子在催化剂表面的吸附强度,催化剂的反应能力得以快速提升。与市售的铂催化剂相比,新催化剂具有更高的析氢反应活性。而且,新催化剂即使在高腐蚀酸性环境中也表现出非凡的耐用性。

此外,厚度为5到10纳米的钨薄膜保护了钌的催化位点,提高了其稳定性。研究团队使用酸度为0.3的酸性电解质,将10毫安电流注入1平方厘米电极内。结果显示,即使运行100小时后,新催化剂的性能仍稳定如初。

研究人员表示,这种三元素催化剂的开发意义重大,因为它有可能同时取代昂贵的铂和铱,来生产高纯度绿氢。

 
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