氫能源作為一類高能量密度的可再生清潔能源日漸受寵, 而用電解水方法製備氫氣時, 以往多使用成本高昂, 儲量稀少的貴金屬催化劑 (如氧化銥等) . 記者從南京工業大學獲悉, 該校開發出一種新型的非貴金屬催化劑, 以代替傳統的氧化銥催化劑, 價格僅為氧化銥的千分之一, 這一研究成果日前在《自然·通訊》上發表.
據研究團隊周嵬教授介紹, 這種反鈣鈦礦基的新型非貴金屬催化劑不僅催化活性高, 穩定性好, 降低了能耗, 而且物美價廉. 反鈣鈦礦結合了鈣鈦礦結構的靈活性和過渡金屬氮 (碳) 化物高導電性, 優異電催化性等優點, 理論上來說是一種很有發展潛力的析氧反應電催化劑. 然而, 和鈣鈦礦材料有著類似的瓶頸, 就是其成相溫度高達幾百甚至上千攝氏度, 導致材料燒結嚴重, 比表面積低下, 活性位點暴露極少. 鑒於此, 該研究團隊首先設計了反鈣鈦礦催化劑, 隨後開發出了一種多孔的具有核殼結構的複合催化劑. 該催化劑僅需要比熱力學理論高出0.23V的電壓, 即可驅動析氧反應的發生.
據論文第一作者朱豔萍介紹, 電解水制氫的時候, 陰極和陽極都會發生反應, 陰極產氫氣, 陽極產氧氣. 陽極的反應很慢, 會限制整體的催化效率, '所以我們開發的這種陽極的非貴金屬催化劑, 使得產氧氣的速度變快了, 這樣, 產氫氣就不會被拖後腿了, 製備氫氣的整體效率也大大提高了. '
該項研究開發出來的新型非貴金屬催化劑兼具極高的催化活性與穩定性, 而且與儲量匱乏, 成本高昂 (600元/克) 的氧化銥相比, 價格僅為其千分之一, 在實際應用中顯示出了極大的前景.
