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韓國研發(fā)低成本耐腐蝕催化劑 可降低電解水制氫的成本

2020-11-10
來源:電子工程世界
關鍵詞: 催化劑 制氫 電解水

  推動以氫燃料汽車為代表的氫經濟發(fā)展的關鍵是以低成本生產可以發(fā)電的氫氣。制氫的方法有很多,如捕獲副產品氫氣、重組化石燃料獲取氫氣以及電解水制氫。其中,電解水制氫的方法是一種環(huán)保的方法,但是其中催化劑的使用是決定其效率和價格競爭力最重要的因素。因為,電解水裝置需要使用鉑(Pt)催化劑,以加速產氫反應以及提升耐用性。不過,雖然該催化劑的性能很好,但其成本很高,在價格方面不如其他制氫方法有競爭力。

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 ?。▓D片來源:韓國科學技術研究院)

  根據電解質在水中的溶解狀況,電解水裝置也會不同。例如,采用質子交換膜(PEM)的裝置,即使采用過渡金屬制成的催化劑,而不是昂貴的鉑基催化劑,也能夠實現(xiàn)高速率的產氫反應。因此,有很多研究都專注于將該技術實現(xiàn)商業(yè)化。不過,雖然此類研究專注于實現(xiàn)高反應活性,但是提高此類易在電化學環(huán)境中腐蝕的過渡金屬耐久性的研究卻被忽視了。

  據外媒報道,韓國科學技術研究院(KIST)的一個研究小組研發(fā)了一種催化劑,由具備長期耐久性的過渡金屬制成,可以提高制氫效率,而且還通過克服非鉑催化劑的耐久性問題,無需使用到鉑。

  該研究小組利用噴霧熱解工藝,將少量鈦(Ti)注入到低成本過渡金屬磷化鉬(MoP)中。由于鉬價格低廉,且易于處理,因而常被用作能量轉換和儲能設備的催化劑,但是其弱點是容易被氧化,進而腐蝕。

  研究人員發(fā)現(xiàn),在催化劑合成過程中,每種材料的電子結構完全得以重構,最終實現(xiàn)了與鉑催化劑相同的析氧反應(HER)活性。電子結構的改變解決了高腐蝕性的問題,因此該催化劑比現(xiàn)有的過渡金屬基催化劑的耐久性提高了26倍,可加速實現(xiàn)非鉑催化劑的商業(yè)化。


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