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我国学者研制出廉价高效的“电解水制氢”催化剂

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  • 时间:2019-04-17
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  新华社合肥4月16日电(记者徐海涛)氢能是一种高能、洁净的可再生能源,通过电化学水解手段低成本、高效率地制备氢气,是当前国际科研的热点与难点之一。近期,中国科学技术大学吴宇恩教授课题组运用创新工艺,研制出一种廉价、高效的新型钌单原子合金催化剂,向推进“电解水制氢”的工业化应用迈出重要一步。日前,国际权威学术期刊《自然·催化》以封面文章的形式发表了该研究成果。

  氢能被认为是一种“终极能源”,电解水是最被看好的制备方式之一。电解水的过程中需要氧析出催化剂,目前氧析出常用的商用催化剂是二氧化铱,其高昂的价格成为限制氢能源推广应用的障碍。

  相比之下,另一种金属钌也可以作为催化的关键元素,它在地球上的储量丰富,市场价格远比铱金属低廉。但二氧化钌在高电位下极易被氧化为四氧化钌,从而失去催化活性,钌基催化剂在酸性氧析出中的稳定性是一个公认的国际科研难题。

  中科大吴宇恩教授团队从2014年开始致力于这方面研究,经过多年实验探索,他们于近期创新性地提出以抗氧化能力和抗溶解能力强的铂基合金为载体,利用表面缺陷工程技术捕获和稳定单原子的方法,成功制备出钌单原子合金催化剂。相比市场上的商业钌基催化剂,这种新型催化剂的过电位降低了大约30%,稳定性提高了近10倍。

  “实验证实,钌单原子合金催化剂在酸性电解水反应中具有更好的活性、抗过氧化和抗溶解能力。”吴宇恩说,通过这种研究策略制备出高效催化剂,也可以为许多类似的科学问题提供思路。
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