新复合催化剂可高效分解水制氢
查字典生物网
2016-09-21
美国休斯顿大学官网19日发布公告称，该校研究人员联合加州理工大学的同行，发现了一种能高效分解水制氢的新型复合催化剂，水制氢效率已达实用水平，且成本低、无毒，有望克服水制氢的难题，推动氢燃料电池的发展。
这种复合催化剂由钼硒化硫和多孔的硒化镍组成。钼硒化硫属层状过度金属硫化物催化剂（LTMDs），其边缘部分催化活性最高，为了提高催化效能，需要将LTMDs更多的边缘暴露出来。但到目前为止，还没有将催化性能提升到实用水平。
此次，领导该研究的休斯顿大学物理学教授任志锋介绍说，他们在研究中将钼硒化硫覆盖到三维的多孔硒化镍泡沫上，这种多孔泡沫暴露的边缘位点更多，覆盖在其上的钼硒化硫也会随之增加催化反应的边缘位点，集两者之所长，进而大大提高了水制氢效率。商业运用广泛的镍泡沫还大大降低了复合催化剂的制造成本。
目前水制氢最高效的还是铂催化剂，但铂是稀有金属，很难提取，用来制氢太过昂贵。研究人员一直在寻找低成本水制氢方法，但效果都不理想。现有通过甲烷和煤燃气的制氢过程会增加碳排放。
新复合催化剂似乎让人们看到了水制氢走入实用的希望。发表在《自然·通讯》杂志上的研究论文介绍了新催化剂的测试结果：外加69毫伏的电压，复合催化剂就能产生每平方厘米10毫安的电流密度，远远超过之前同类研究的催化剂性能，而且这个电流量完全可以将阴极附近的水分解成氢。
研究人员表示，后续研究完全能将复合催化剂需要的外加电压降到40毫伏，这个与铂催化剂32毫伏工作电压已非常接近。更重要的是，复合催化剂反复使用1000次仍能在此电压工作，而且成本低、对环境无毒害、效率高，这些水制氢要求的条件，新复合催化剂都已具备。
