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美韓研制出高效制造綠氫催化劑

科技日報發(fā)布時間:2022-01-19 13:53:36  作者:劉霞

  制造綠氫的方法之一是電解水,借助催化劑將水分解成氫氣和氧氣,但目前這一過程需要用到昂貴的金屬元素。據(jù)美國《每日科學(xué)》雜志網(wǎng)站近日報道,美國和韓國科學(xué)家聯(lián)合開發(fā)出一種新的水分解工藝和催化劑材料,可最大限度提高綠氫的生產(chǎn)效率,且成本低廉、容易獲得。

  氫對于世界工業(yè)部門實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)至關(guān)重要。美國政府去年提出“氫彈”計劃,希望在十年內(nèi)將綠氫的成本降低80%。這一由美國能源部領(lǐng)導(dǎo)的計劃,旨在到2030年將綠氫的成本降至每公斤1美元。美能源部稱,實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)將有助于美國應(yīng)對氣候危機(jī),并更快地實(shí)現(xiàn)政府提出的2050年凈零碳排放的目標(biāo),同時創(chuàng)造高收入工作崗位和發(fā)展經(jīng)濟(jì)。

  目前,科學(xué)家們獲得綠氫的主要方式是利用電將水分解成氫和氧,但該工藝依賴貴金屬(如鉑和銥),這些元素既昂貴又稀有,阻礙了用氫能源取代天然氣的進(jìn)程。2020年,綠氫占年度氫氣產(chǎn)量的比例不到1%,很大程度上是因?yàn)殡娊馑^程中催化劑成本過高。

  最新研究首席研究員、佐治亞理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院副教授李晟祐(音譯)說:“我們設(shè)計出了一種新型催化劑,其氧化物基底用到的貴金屬元素更少,其電解水性能優(yōu)異。”

  在最新研究中,韓國能源研究所對新催化劑進(jìn)行了建模,韓國京浦國立大學(xué)和美國俄勒岡州州立大學(xué)對新催化劑進(jìn)行了X射線測量。李晟祐解釋說:“利用X射線,我們可以在納米尺度上監(jiān)測水分解過程中催化劑的結(jié)構(gòu)變化,從而在操作條件下研究它們的氧化狀態(tài)或原子結(jié)構(gòu)。”

  最新研究另一負(fù)責(zé)人、佐治亞技術(shù)研究所的樸進(jìn)鎬(音譯)表示,除了開發(fā)出這一新型混合催化劑外,研究人員還能更好地控制催化劑的形狀及金屬之間的相互作用,如此可降低系統(tǒng)中催化劑的使用,同時提高其耐用性,從而降低制造綠氫的成本。

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