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我國學者研制出廉價高效的“電解水制氫”催化劑

新華社合肥4月16日電(記者徐海濤)氫能是一種高能、潔凈的可再生能源,通過電化學水解手段低成本、高效率地制備氫氣,是當前國際科研的熱點與難點之一。近期,中國科學技術大學吳宇恩教授課題組運用創新工藝,研制出一種廉價、高效的新型釕單原子合金催化劑,向推進“電解水制氫”的工業化應用邁出重要一步。日前,國際權威學術期刊《自然·催化》以封面文章的形式發表了該研究成果。

氫能被認為是一種“終極能源”,電解水是最被看好的制備方式之一。電解水的過程中需要氧析出催化劑,目前氧析出常用的商用催化劑是二氧化銥,其高昂的價格成為限制氫能源推廣應用的障礙。

  相比之下,另一種金屬釕也可以作為催化的關鍵元素,它在地球上的儲量豐富,市場價格遠比銥金屬低廉。但二氧化釕在高電位下極易被氧化為四氧化釕,從而失去催化活性,釕基催化劑在酸性氧析出中的穩定性是一個公認的國際科研難題。

  中科大吳宇恩教授團隊從2014年開始致力于這方面研究,經過多年實驗探索,他們于近期創新性地提出以抗氧化能力和抗溶解能力強的鉑基合金為載體,利用表面缺陷工程技術捕獲和穩定單原子的方法,成功制備出釕單原子合金催化劑。相比市場上的商業釕基催化劑,這種新型催化劑的過電位降低了大約30%,穩定性提高了近10倍。

  “實驗證實,釕單原子合金催化劑在酸性電解水反應中具有更好的活性、抗過氧化和抗溶解能力。”吳宇恩說,通過這種研究策略制備出高效催化劑,也可以為許多類似的科學問題提供思路。(完)

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