美国研发低成本催化剂用于水分解制氢 产氢速率是原来的10倍

（图片来源：洛斯阿拉莫斯国家实验室）

大龙车务 即使没有阳光也没有风，也能够分解水制成可再生能源，可以利用电力将水分解成氢气和氧气，产生一种以氢燃料形式存储能量的方法。目前用于水分解或水电解的最流行方法都依赖于贵金属催化剂，不过，，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Laboratory）和华盛顿州立大学（Washington State University）的科学家们组成了一个合作研究团队，研发了一种采用更便宜、储量更丰富材料的水分解系统。

洛斯阿拉莫斯国家实验室研究科学家Yu Seung Kim表示：“目前的水电解系统采用的是非常，而我们的水电解系统中，采用镍铁基催化剂，价格更便宜，但是性能却与昂贵催化剂相当。”

现在大都采用一种称为质子交换膜水电解槽的设备来分解水，此种设备的产氢率很高，但是价格昂贵，要在酸性条件下工作，需要依赖铂和铱等贵金属催化剂以及钛制成的耐腐蚀金属板。

该研究小组通过在碱性条件下或在利用阴离子交换膜电解槽的基本条件下分解水，以解决该问题，此种电解槽无需贵金属催化剂。事实上，华盛顿州立大学机械和材料工程系教授Yuehe Lin领导的一个小组打造了一种基于镍和铁的催化剂，这两种元素更便宜，而且储量更丰富。

Lin的团队与洛斯阿拉莫斯国家实验室的Kim共享了研发成果，使Kim的团队研发出了一种可与该催化剂一起使用的电极粘合剂。该电极粘合剂是一种氢氧化物导电聚合物，能够与催化剂结合，为快速电化学反应提供pH值的环境。

将洛斯阿拉莫斯国家实验室研发的电极粘合剂与华盛顿州立大学研发的催化剂结合，能够将制氢速率提高到原来阴离子电解槽制氢速率的近10倍，因而可与更昂贵的质子膜电解槽的性能相媲美。

根据美国能源部的数据，目前美国每年生产约1000万吨氢气，其中大部分都通过天然气转化工艺制成。研究人员表示，采用可再生能源发电，以分解水产氢可以带来很大的经济和环境效益。

研究人员表示：“分解水是一种清洁技术，但是也需要电来完成。现在，我们有很多可再生能源，如风能和太阳能，但是此类能源总是断断续续的，如，晚上就无法使用太阳能，不过，如果我们能够在白天，利用额外的太阳能，并将其转换成氢气等其他能源，就非常有发展前景。”

预计到2023年，全球产氢市场市值将达到1991亿美元。氢能源的潜在市场包括大规模能源转换、电网管理、汽车燃料电池等。研究人员估计，美国大约有600个风电场可以直接连接到水电解系统。