Nature子刊：採用廉價元素構建的水分解催化劑可廣泛應用於商業

來源：圖片由休斯頓大學提供

來自休斯頓大學和加州理工學院的研究人員已經對廉價混合催化劑進行了報道（此催化劑可分解水產生氫氣），此催化劑適用於大規模商業化。

將水分解成其組分（氫氣和氧氣）的系統需要兩種催化劑。一種催化反應分離出氫氣，另一種產生氧氣。新型催化劑由市售的鎳泡沫上的鐵和磷化鎳製成，具有兩種功能。

研究人員表示，它有可能大幅降低從水中生產氫氣所需的能量，同時產生高電流密度，這是衡量氫氣產量的一個指標。 較低的能量需求意味著可以以較低的成本生產氫氣。

Zhifeng Ren周五在Nature Communications發表了關於新催化劑的論文。Zhifeng Ren, M.D. Anderson -物理學講座教授兼論文的第一作者，他表示這一發現使產氫可以商業化。氫被認為是一種理想的清潔能源，可用於為電動機提供動力或在內燃機中為燃料電池提供原料，以及許多工業用途。 Ren說，因為氫可以被壓縮或轉換成液體，所以它比其他形式的能量更容易儲存。Ren同時也是UH的德克薩斯超導電中心的研究員。

尋找一種生產大量氫氣的實用，廉價和環保的方法是一個巨大的挑戰 - 特別是通過分解水產生氫氣。目前大多數氫氣是通過蒸汽甲烷反應和煤氣化生產的，這些方法都會有一定的碳排放，儘管它燃燒得很乾凈。雖然傳統的催化劑可以從水中產生氫。但UH的物理學助理教授Shuo Chen表示催化劑通常依賴昂貴的鉑族元素，這提高了成本，使大規模的分水不切實際。

Chen表示新開發的催化劑所使用的材料取材於地球上儲量豐富的元素。此催化劑展現出與鉑族材料相媲美的性能。它可以以低成本擴大規模，這對於水分離的商業化非常具有吸引力和前景。

研究人員通過40多個小時的測試證實催化劑穩定和有效。他們的研究報告說明此催化劑是一種卓越的雙功能催化劑，用於全面水解，在相同的鹼性電解液中表現出非常高的OER（析氧反應）和HER（析氫反應）活性。

在鹼性水電解器中創造了新的記錄(1.42 V to afford 10 mA cm-2)而商用實際電流密度為500 mA cm-2。以前的催化劑使用不同的材料來促進產生氫氣的反應，而不是用於產生氧氣的反應。 Ren表示磷化鐵顆粒和二磷化物顆粒之間的相互作用促進了兩種反應。這兩種材料的共同作用比任何材料催化效果都要好，其具體原因還不得而知。

除了Ren和Chen之外，論文的其他作者包括Fang Yu, Haiqing Zhou and Jingying Sun ，他們都是UH物理系; Fan Qin and Jiming BaoUH與電子與計算機工程系合作; 和Yufeng Huang以及加州理工學院材料與過程模擬中心的William A. Goddard III。

文章來自sciencedaily，原文題目：Novel hybrid catalyst to split water discovered，由材料科技在線匯總整理。

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