印度科技学院研发低成本催化剂加速水分解产氢供燃料电池零排放汽车等使用

股票知识阅读 150 2025-01-09 00:57:51

盖世汽车讯据外媒报道，印度科技学院（IISc）的研究人员研发出一种低成本的催化剂，能够加速水的分解，从而加速产生氢气，是迈向大规模制氢的重要一步。

产氢广泛采用的一种方法是利用电将水分解，氢气是燃料电池、电池盒零排放汽车所需的清洁能源。在电解水的过程中，会产生两个主要反应之一，称为析氧反应（Oxygen Evolution Reaction），该反应非常慢，大大限制了整个水分解过程的效率。研究人员都专注于研发更好的催化剂，即能够保持中性的同时又可加速反应的材料。目前，最有效的催化剂是由钌和铂等贵金属制成的，既昂贵又稀有。

印度科技学院团队将钴氧化物与钠磷酸盐相结合，研发出一种低成本的催化剂。印度科技学院材料研究中心（MRC）的博士生Ritambhara Gond表示，与目前最先进的RuO2（二氧化钌）催化剂相比，新材料成本低了200多倍，而且反应速度也更快。而且该材料可促进金属空气电池、燃料电池和电动汽车等设备的大规模应用。

水在催化剂的作用下，用电进行分解时，氢原子会从一个电极（负极）接收电子形成氢气，而正极则析出氧气（析氧反应）。研究成员主要集中加速后者的反应，铂或钌等金属制成的催化剂在析氧反应时浪费的能源最少，因而效率最高，而且反应速度更快。但是，由于成本高，非常稀缺，阻碍了此种催化剂的大规模应用。

为了研发低成本的替代品，印度科技学院团队采用了偏磷酸盐，此种盐层被用于储能应用，但是未被用于催化应用。研究人员将偏磷酸钠与氧化钴放在一个无氧炉中与氩气一起焙烧，形成了一块部分被烧焦的碳“薄片”，上面铺满了由偏磷酸钠构成的氧化钴晶体。

Gond表示：“偏磷酸盐形成了一个强大的框架，将钴氧化物保持得完好无损，在催化反应后，显示出较高的稳定性。”从而可让催化剂在多个催化周期内保持活性，达到长久的耐用性。此外，碳床也提高了催化剂的导电性，因而提高了效率。

研究人员发现，与其他催化剂相比，他们所研发的催化剂的扩散流密度（即反应能够多快发生）甚至比二氧化钌催化剂还要高，显示出了更强的催化活性。Gond表示：“我们现在正计划在金属空气电池盒水分解装置中测试此种催化剂。”