改进的水分解方法：一种绿色能源创新

时间：2022-06-06 10:00:09来源：

一个多世纪以来，几乎所有事物都使用化石燃料，人类引发了气候危机。现在，该指令是到 2050 年实现净零排放或碳中和。

氢经济是碳中和世界蓬勃发展的一种方式。目前，生产氢燃料最简单的方法是电化学水分解：在催化剂(反应增强物质)的存在下通过水运行电流以产生氢气和氧气。然而，该反应非常缓慢，需要专门的条件和贵金属催化剂，并且总体上很昂贵。因此，以低成本、节能的方式实现高产氢率具有挑战性。迄今为止，水分解制氢尚未成功商业化。

现在，由 Kandasamy Prabakar 教授领导的韩国釜山国立大学的一组研究人员已经开发出一种方法来设计一种可以解决其中一些问题的新型电催化剂。他们的工作于 2021 年 4 月 6 日在线提供，并将在 2021 年 9 月出版的《应用催化 B：环境》第 292 卷中以印刷版形式出版。

Prabakar 教授在描述这项研究时说：“今天，90% 的氢气是通过将温室气体排放到大气中的蒸汽重整过程产生的。在我们的实验室中，我们开发了一种基于非贵金属的聚合物载体上的稳定电催化剂，可以通过过渡金属磷酸盐以低成本有效地从水中产生氢气和氧气。”

Prabakar 教授的团队通过使用简单的水热工艺在聚苯胺 (PANI) 纳米线阵列上沉积不同比例的钴和锰离子来制造这种电解槽。通过调整 Co/Mn 比率，他们实现了反应发生的总体高表面积，并结合 PANI 纳米线的高电子传导能力，促进了该催化剂表面上更快的电荷和传质。双金属磷酸盐还赋予同时产生氧气和氢气的双功能电催化活性。

在测试这种催化剂性能的实验中，他们发现其形态大大降低了反应过电位，从而提高了系统的电压效率。作为耐用性的证明，即使在 100 mA/cm 2下连续制氢 40 小时后，其性能仍保持一致。在仅 1.54V 的低输入电压下，水分解是可能的。

除了这些优点之外，就是过渡金属的成本低。事实上，该系统可以扩展和调整以适用于无数的设置。谈到未来可能的应用，Prabakar 教授解释说：“使用这种技术的水分解装置可以安装在需要氢燃料的现场，并且可以使用低能量输入或完全可再生的能源来运行。例如，我们“可以使用太阳能电池板在家中生产用于烹饪和取暖的氢气。这样，我们可以在 2050 年之前实现碳中和。”

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