科学探索|科学家研发更先进的催化剂用于更有效地生产清洁氢气科学家研发更先进的催化剂用

俄勒冈州立大学对催化剂设计的研究表明，与目前市面上的催化剂相比，可以用更高的效率和更低的成本来清洁地生产氢气。催化剂是一种能提高化学反应速度的物质，其本身不会发生任何永久性的化学变化。
氢气生产对我们生活非常重要，如汽车的燃料电池和许多有用的化学品如氨的制造都依赖氢气。它还被用于金属的提炼，用于生产人造材料，如塑料和一系列其他用途。通过电化学催化过程分裂水来生产氢气，比通过被称为甲烷-蒸汽重整的碳氧化物生产过程从天然气中获取氢气的传统方法更清洁、更可持续。但是这种更环保技术的成本一直是市场上一个障碍。
【科学探索|科学家研发更先进的催化剂用于更有效地生产清洁氢气】

文章图片

这些新发现描述了设计催化剂的方法，这些催化剂可以大大提高清洁氢气生产过程的效率，相关研究结果发表在《科学进展》和JACS Au上。研究人员表示，在促进反应过程中，催化剂经常经历结构变化。有时这些变化是可逆的，有时是不可逆的，而不可逆的结构调整被认为会降低催化剂的稳定性，导致催化活性的丧失，降低反应效率。

文章图片

研究人员研究了反应中催化剂的重组，然后在原子尺度上操纵其表面结构和组成，以实现生产氢气的高效催化过程。他们发现一种基于无定形氢氧化铱的催化剂活效率是其原始过氧化物结构的150倍，比常见商业催化剂氧化铱要好接近三个数量级，以帮助以每公斤2美元的价格生产氢气，最终达到每公斤1美元，并且污染程度更低，将有助于实现美国到2030年零排放的目标。
美国能源部氢气和燃料电池技术办公室已经建立了到2025年能以每公斤2美元的价格生产清洁氢气，到2030年能以每公斤1美元的价格生产清洁氢气的技术基准，作为在十年内将清洁氢气的成本降低80% ，从每公斤5美元降至1美元。