三木SEO-南开团队研制出高效电解水制氢催化剂

日前，南开年夜学电子信息与光学工程学院罗景山传授团队结合西班牙巴斯克年夜学科研团队，于电催化水份解制氢研究中取患上主要进展。该结合团队使用金属载体彼此作用修筑了碱性前提高活性析氢催化剂，可以或许于每一平方厘米5安培的年夜电流密度下不变运行跨越1000小时，满意了阴离子互换膜电解水制氢技能贸易化运用的需求，相干研究结果于国际闻名学术期刊《天然-通信》发表。

氢能作为一种低碳高效的清洁能源，于全世界能源转型及应答天气变化方面饰演主要脚色。根据制氢的三种要领，氢能分为灰氢、蓝氢、绿氢。此中，以可再生能源电解水制氢为代表的绿氢于出产历程中不孕育发生温室气体，被广泛视为实现碳中及方针的主要路径之一。

顾名思义，电解水就是经由过程电能将水份解成氢气与氧气的历程。于电能及高效催三木SEO-化剂的配合作用下，水份子被电解，析出氢份子及氧份子。

今朝，碱性电解水（ALK）及质子互换膜电解水（PEM）两种电解水制氢技能占比力高。此中，ALK制氢技能具备出产成本低、工业化成熟的特色，但孕育发生的氢气纯度不高且能量效率低。PEM制氢技能能量效率高，孕育发生的氢气纯度较高，但因为其于酸性前提下运行，需要贵金属催化剂，是以氢气出产成本较高。阴离子互换膜（AEM）制氢技能被认为是集ALK与PEM上风在一体的第三代电解水制氢技能，具备高效率、低成本、快速启停等上风，但于年夜电流密度下电解槽体系不变性不足限定了其财产化运用。是以，开发年夜电流密度下寿命长、机能不变的碱性析氢催化剂是AEM制氢技能亟待解决的焦点问题之一。

罗景山先容，当前的电解水历程年夜多利用铂基质料作为析氢反映催化剂，机能良好但成本较高。钌作为价格较低的贵金属，具备高催化活性及优良的经久性，是铂的抱负替换品，具备较好的运用远景。

“已经被报导的碱性前提下的钌基析氢催化剂年夜可能是于低电流密度下举行测试。可以或许于年夜电流密度下连结电催化剂的高机能，从而满意年夜范围贸易化运用的需要，是咱们团队攻关的焦点问题。”罗景山说。

由载体及贵金属构成的非均相催化剂是能量转换、化学合成及污染物降解等范畴研究的重点。载体及金属的彼此作用，会极年夜地影响催化剂的机能。团队研究发明，钌纳米颗粒与氮化钛载体之间具备强彼此作用，能有用调治钌纳米颗粒的电子布局，优化氢中间体的吸附能，提高催化活性。

“于每一平方厘米5安培的工业级电流密度下，咱们的研究结果可以或许于AEM电解槽中高效不变运行，满意了AEM制氢年夜范围贸易化运用的需求。”罗景山说，“将来，咱们团队将继承投入到绿氢制备技能的自立研发之中，促成科技结果尽快转化落地，为构建零碳、低成本、安全靠得住的绿氢能源供应系统孝敬气力。”

相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-50691-5

科技日报 2025.04.01