高效分解水制氫新型復合催化劑

簡 訊

高效分解水制氫新型復合催化劑

美國休斯頓大學聯合加州理工大學開發出一種能高效分解水制氫的新型復合催化劑，水制氫效率已達實用水平，且成本低、無毒，有望克服水制氫的難題，推動氫燃料電池的發展。

這種復合催化劑由鉬硒化硫和多孔的硒化鎳組成。鉬硒化硫屬層狀過渡金屬硫化物催化劑(LTMDs)，其邊緣部分催化活性最高，為了提高催化效能，需要將LTMDs更多的邊緣暴露出來。但到目前為止，還沒有將催化性能提升到實用水平。

在研究中將鉬硒化硫覆蓋到三維的多孔硒化鎳泡沫上，這種多孔泡沫暴露的邊緣位點更多，覆蓋在其上的鉬硒化硫也會隨之增加催化反應的邊緣位點，該技術集兩者之所長，進而大大提高了水制氫效率。商業運用廣泛的鎳泡沫還大大降低了復合催化劑的制造成本。

目前水制氫最高效的還是鉑催化劑，但鉑是稀有金屬，很難提取，用來制氫太昂貴。研究人員一直在尋找低成本水制氫方法，但效果都不理想。現有通過甲烷和煤燃氣的制氫過程會增加碳排放。

新復合催化劑讓人們看到了水制氫走入實用的希望。發表在《自然·通訊》雜志上的研究論文介紹了該催化劑的測試結果：外加69 mV的電壓，復合催化劑就能產生10 mAcm2的電流密度，遠遠超過之前同類研究的催化劑性能，而且這個電流量完全可以將陰極附近的水分解成氫。

研究人員表示，后續研究完全能將復合催化劑需要的外加電壓降到40 mV，這個與鉑催化劑32 mV工作電壓已非常接近。更重要的是，復合催化劑反復使用1 000次仍能在此電壓下工作，而且成本低、對環境無毒害、效率高，這些水制氫要求的條件，新復合催化劑都已具備。

[鄭寧來供稿]