韩国研发低成本耐腐蚀催化剂,可以降低电解水制氢的成本。

盖世汽车新闻?推动以氢燃料汽车为代表的氢经济发展的关键是生产出可以低成本发电的氢气。制氢的方法有很多种,如捕捉副产品氢气、化石燃料重组制氢、电解水制氢等。其中,电解水制氢的方法是一种环境友好的方法,但催化剂的使用是决定其效率和价格竞争力的最重要因素。因为电解水装置需要使用铂(Pt)催化剂来加速制氢反应,提高耐久性。然而,虽然催化剂的性能非常好,但其成本非常高,在价格上不如其他制氢方法有竞争力。

(来源:韩国科学技术院)

根据电解质在水中的溶解情况,水电解装置会有所不同。例如,即使使用由过渡金属制成的催化剂代替昂贵的铂基催化剂,使用质子交换膜(PEM)的装置也可以实现高速制氢反应。因此,许多研究都集中在这项技术的商业化上。然而,虽然这类研究的重点是实现高反应性,但提高这类在电化学环境中容易腐蚀的过渡金属的耐久性的研究却被忽视了。

据外媒报道,韩国科学技术院(KIST)的一个研究小组开发出了一种催化剂,这种催化剂由具有长期耐久性的过渡金属制成,可以提高制氢效率,同时也克服了不使用铂的非铂催化剂的耐久性问题。

研究团队通过喷雾热解工艺将少量钛(Ti)注入到低成本的过渡金属磷化钼(MoP)中。钼因其价格低廉,易于处理,常被用作能量转换和储能设备的催化剂,但其弱点是容易被氧化,进而被腐蚀。

研究人员发现,在催化剂的合成过程中,每种材料的电子结构都被完全重构,最终实现了与铂催化剂相同的析氧反应(HER)活性。电子结构的改变解决了高腐蚀性的问题,因此催化剂的耐久性比现有的过渡金属基催化剂高26倍,可以加速非铂催化剂的商业化。

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