美韩研制出高效制造绿氢的催化剂

2022-01-19 08:35  来源:科技日报  浏览:  

制造绿氢的方法之一是电解水,借助催化剂将水分解成氢气和氧气,但目前这一过程需要用到昂贵的金属元素。据美国《每日科学》杂志网站近日报道,美国和韩国科学家联合开发出一种新的水分解工艺和催化剂材料,可最大限度提高绿氢的生产效率,且成本低廉、容易获得。

氢对于世界工业部门实现净零排放目标至关重要。美国政府去年提出“氢弹”计划,希望在十年内将绿氢的成本降低80%。这一由美国能源部领导的计划,旨在到2030年将绿氢的成本降至每公斤1美元。美能源部称,实现这些目标将有助于美国应对气候危机,并更快地实现政府提出的2050年净零碳排放的目标,同时创造高收入工作岗位和发展经济。

目前,科学家们获得绿氢的主要方式是利用电将水分解成氢和氧,但该工艺依赖贵金属(如铂和铱),这些元素既昂贵又稀有,阻碍了用氢能源取代天然气的进程。2020年,绿氢占年度氢气产量的比例不到1%,很大程度上是因为电解水过程中催化剂成本过高。

最新研究首席研究员、佐治亚理工学院机械工程学院副教授李晟祐(音译)说:“我们设计出了一种新型催化剂,其氧化物基底用到的贵金属元素更少,其电解水性能优异。”

在最新研究中,韩国能源研究所对新催化剂进行了建模,韩国京浦国立大学和美国俄勒冈州州立大学对新催化剂进行了X射线测量。李晟祐解释说:“利用X射线,我们可以在纳米尺度上监测水分解过程中催化剂的结构变化,从而在操作条件下研究它们的氧化状态或原子结构。”

最新研究另一负责人、佐治亚技术研究所的朴进镐(音译)表示,除了开发出这一新型混合催化剂外,研究人员还能更好地控制催化剂的形状及金属之间的相互作用,如此可降低系统中催化剂的使用,同时提高其耐用性,从而降低制造绿氢的成本。

朴进镐表示,最新研究有望提升燃料电池汽车加氢站和微电网的效率。他们目前正与其他科学家携手,利用人工智能研制其他能提高绿氢制造效率的新材料。
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