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半岛综合体育官网入口-新型催化剂实现电流密度和稳定性“双高”，有望助推绿氢工业化生产进程
2024-09-28
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科技日报记者 刘霞
来自西班牙多家研究机构和法国国家科学研究中心的科学家利用钴钨氧化物，研制出一种新型非铱催化剂，并获得了非铱催化剂迄今最高的电流密度和最高稳定性。新研究首次在不使用铱的工业条件下，实现了稳定的质子交换膜（PEM）水电解制造绿氢，是该领域的一个新里程碑。相关论文发表于20日出版的《科学》杂志。
绿氢已成为一种极有潜力的化学和能源载体，有助人类社会脱碳。水电解技术是目前制造绿氢的一种有效途径，实施方式之一是利用PEM来高效生产绿氢。
但迄今包括PEM在内的很多水电解技术，都需要基于铂和铱等稀有元素的催化剂。鉴于阳极催化剂必须在高腐蚀性的酸性环境中运行，只有铱氧化物在所需的工业条件下表现出稳定性。但铱是地球上最稀有的元素之一。在最新研究中，来自西班牙巴塞罗那光子科学研究所（ICFO）等机构的科学家，在寻找铱催化剂的替代品方面迈出了重要一步。
ICFO团队解释说，传统催化剂设计通常侧重于改变所用材料的组成或结构。但他们另辟蹊径，基于丰富且廉价的钴设计出一种新材料。该材料能积极地将反应成分（水及其组成成分）纳入其结构中。结果显示，这种方法能够在与工业应用相关的高电流密度下稳定运行。
ICFO研究人员指出，他们将得到的钴催化剂组装到PEM反应器中，实现了比其他现有技术更高的活性和稳定性。他们将电流密度提高到1安培/平方厘米，催化剂能稳定运行600多小时，实现了使用非铱催化剂在水解制氢中迄今最高的电流密度和最高稳定性。因此这种钴基催化剂是铱基催化剂的可行替代品。
不过，研究团队也指出，尽管钴比铱更丰富，但其也有缺陷，比如有毒，因此他们也在研究基于锰、镍等其他材料的替代品。
ICFO研究团队图片来源：ICFO官网
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