美韓研制出高效制造綠氫的催化劑 成本低廉容易獲得

制造綠氫的方法之一是電解水，借助催化劑將水分解成氫氣和氧氣，但目前這一過(guò)程需要用到昂貴的金屬元素。據(jù)美國(guó)《每日科學(xué)》雜志網(wǎng)站近日?qǐng)?bào)道，美國(guó)和韓國(guó)科學(xué)家聯(lián)合開(kāi)發(fā)出一種新的水分解工藝和催化劑材料，可最大限度提高綠氫的生產(chǎn)效率，且成本低廉、容易獲得。

氫對(duì)于世界工業(yè)部門(mén)實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)至關(guān)重要。美國(guó)政府去年提出“氫彈”計(jì)劃，希望在十年內(nèi)將綠氫的成本降低80%。這一由美國(guó)能源部領(lǐng)導(dǎo)的計(jì)劃，旨在到2030年將綠氫的成本降至每公斤1美元。美能源部稱，實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)將有助于美國(guó)應(yīng)對(duì)氣候危機(jī)，并更快地實(shí)現(xiàn)政府提出的2050年凈零碳排放的目標(biāo)，同時(shí)創(chuàng)造高收入工作崗位和發(fā)展經(jīng)濟(jì)。

目前，科學(xué)家們獲得綠氫的主要方式是利用電將水分解成氫和氧，但該工藝依賴貴金屬(如鉑和銥)，這些元素既昂貴又稀有，阻礙了用氫能源取代天然氣的進(jìn)程。2020年，綠氫占年度氫氣產(chǎn)量的比例不到1%，很大程度上是因?yàn)殡娊馑^(guò)程中催化劑成本過(guò)高。

最新研究首席研究員、佐治亞理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院副教授李晟祐(音譯)說(shuō)：“我們?cè)O(shè)計(jì)出了一種新型催化劑，其氧化物基底用到的貴金屬元素更少，其電解水性能優(yōu)異。”

在最新研究中，韓國(guó)能源研究所對(duì)新催化劑進(jìn)行了建模，韓國(guó)京浦國(guó)立大學(xué)和美國(guó)俄勒岡州州立大學(xué)對(duì)新催化劑進(jìn)行了X射線測(cè)量。李晟祐解釋說(shuō)：“利用X射線，我們可以在納米尺度上監(jiān)測(cè)水分解過(guò)程中催化劑的結(jié)構(gòu)變化，從而在操作條件下研究它們的氧化狀態(tài)或原子結(jié)構(gòu)。”

最新研究另一負(fù)責(zé)人、佐治亞技術(shù)研究所的樸進(jìn)鎬(音譯)表示，除了開(kāi)發(fā)出這一新型混合催化劑外，研究人員還能更好地控制催化劑的形狀及金屬之間的相互作用，如此可降低系統(tǒng)中催化劑的使用，同時(shí)提高其耐用性，從而降低制造綠氫的成本。

樸進(jìn)鎬表示，最新研究有望提升燃料電池汽車加氫站和微電網(wǎng)的效率。他們目前正與其他科學(xué)家攜手，利用人工智能研制其他能提高綠氫制造效率的新材料。(科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞)