來自西班牙多家研究機構(gòu)和法國國家科學(xué)研究中心的科學(xué)家利用鈷鎢氧化物，研制出一種新型非銥催化劑，并獲得了非銥催化劑迄今最高的電流密度和最高穩(wěn)定性。新研究首次在不使用銥的工業(yè)條件下，實現(xiàn)了穩(wěn)定的質(zhì)子交換膜(PEM)水電解制造綠氫，是該領(lǐng)域的一個新里程碑。相關(guān)論文發(fā)表于20日出版的《科學(xué)》雜志。

綠氫已成為一種極有潛力的化學(xué)和能源載體，有助人類社會脫碳。水電解技術(shù)是目前制造綠氫的一種有效途徑，實施方式之一是利用PEM來高效生產(chǎn)綠氫。

但迄今包括PEM在內(nèi)的很多水電解技術(shù)，都需要基于鉑和銥等稀有元素的催化劑。鑒于陽極催化劑必須在高腐蝕性的酸性環(huán)境中運行，只有銥氧化物在所需的工業(yè)條件下表現(xiàn)出穩(wěn)定性。但銥是地球上最稀有的元素之一。在最新研究中，來自西班牙巴塞羅那光子科學(xué)研究所(ICFO)等機構(gòu)的科學(xué)家，在尋找銥催化劑的替代品方面邁出了重要一步。

ICFO團隊解釋說，傳統(tǒng)催化劑設(shè)計通常側(cè)重于改變所用材料的組成或結(jié)構(gòu)。但他們另辟蹊徑，基于豐富且廉價的鈷設(shè)計出一種新材料。該材料能積極地將反應(yīng)成分(水及其組成成分)納入其結(jié)構(gòu)中。結(jié)果顯示，這種方法能夠在與工業(yè)應(yīng)用相關(guān)的高電流密度下穩(wěn)定運行。

ICFO研究人員指出，他們將得到的鈷催化劑組裝到PEM反應(yīng)器中，實現(xiàn)了比其他現(xiàn)有技術(shù)更高的活性和穩(wěn)定性。他們將電流密度提高到1安培/平方厘米，催化劑能穩(wěn)定運行600多小時，實現(xiàn)了使用非銥催化劑在水解制氫中迄今最高的電流密度和最高穩(wěn)定性。因此這種鈷基催化劑是銥基催化劑的可行替代品。

不過，研究團隊也指出，盡管鈷比銥更豐富，但其也有缺陷，比如有毒，因此他們也在研究基于錳、鎳等其他材料的替代品。