少即是多：用更少的贵金属高效生产氢气

Josiah02 · 发表于 2024-7-23 09:00:23

　　为了迈向可持续能源，特温特大学由 Marco Altomare 博士领导的研究小组展示了一种新方法，可以在不牺牲性能的情况下减少绿色氢气生产中铂等贵金属的使用。
　　研究人员在《先进功能材料》杂志上发表了他们的研究成果，题为“由于电子金属-载体相互作用，铂纳米粒子的脱湿促进电催化氢释放”。
　　世界迫切需要向可持续能源转型，以应对气候变化和能源危机。绿色氢能是重要的一步，大规模氢能经济需要高效、紧凑、有弹性的技术。
　　聚合物电解质膜 (PEM) 水电解器和燃料电池使用铂和铱等贵金属催化剂，使氢气生产和转化尽可能高效。然而，这些催化剂价格昂贵且稀缺，从而限制了氢技术的大规模发展。
　　因此，到2026年，美国能源部（DOE）希望实现比现在的电池性能提高约5至10倍，而这些金属的使用量却不到现在的20%（目前，铂和铱的总负载量约为3mg/cm2 ），这是一项巨大的科技挑战。
　　性能无损失
　　通过研究铂作为模型催化剂，Marco Altomare 博士的团队与来自德国埃尔朗根和意大利帕维亚的合作伙伴合作，结合物理气相沉积 (PVD) 和受控热处理（称为固态脱湿），创造出了高活性和耐用的电极，同时最大限度地减少了贵金属的用量。
　　“根据我们初步的实验室实验，采用我们的方法，我们可以将所需的宝贵催化剂的数量减少五倍。而且在氢气生成过程中不会有任何损失， ”该项目的领头博士研究员 Shreyas Harsha 指出。
　　Marco Altomare 博士补充道：“我们的方法完全不使用化学物质，因此更安全，不会浪费宝贵的催化剂前体，而且具有可扩展性——事实上，类似的薄膜沉积方法已经在各种工业应用中大规模使用，我们在特温特大学的设施已经适合在高达几百平方厘米的表面上涂覆催化剂层。 ”
　　进一步减少
　　Marco Altomare 博士的团队现在正致力于与荷兰研究中心和公司合作，实现下一个目标。研究人员希望在工业相关条件下测试他们的电极，以展示和验证在贵金属负载量降至 0.5 mg/cm 2以下的情况下高效、稳定的水电解操作。
　　实现这一突破对绿色氢气生产和可持续能源的未来具有重要意义。

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