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高效分解水制氫新型復(fù)合催化劑

美國休斯頓大學(xué)聯(lián)合加州理工大學(xué)開發(fā)出一種能高效分解水制氫的新型復(fù)合催化劑，水制氫效率已達(dá)實(shí)用水平，且成本低、無毒，有望克服水制氫的難題，推動氫燃料電池的發(fā)展。

這種復(fù)合催化劑由鉬硒化硫和多孔的硒化鎳組成。鉬硒化硫?qū)賹訝钸^渡金屬硫化物催化劑(LTMDs)，其邊緣部分催化活性最高，為了提高催化效能，需要將LTMDs更多的邊緣暴露出來。但到目前為止，還沒有將催化性能提升到實(shí)用水平。

在研究中將鉬硒化硫覆蓋到三維的多孔硒化鎳泡沫上，這種多孔泡沫暴露的邊緣位點(diǎn)更多，覆蓋在其上的鉬硒化硫也會隨之增加催化反應(yīng)的邊緣位點(diǎn)，該技術(shù)集兩者之所長，進(jìn)而大大提高了水制氫效率。商業(yè)運(yùn)用廣泛的鎳泡沫還大大降低了復(fù)合催化劑的制造成本。

目前水制氫最高效的還是鉑催化劑，但鉑是稀有金屬，很難提取，用來制氫太昂貴。研究人員一直在尋找低成本水制氫方法，但效果都不理想?，F(xiàn)有通過甲烷和煤燃?xì)獾闹茪溥^程會增加碳排放。

新復(fù)合催化劑讓人們看到了水制氫走入實(shí)用的希望。發(fā)表在《自然·通訊》雜志上的研究論文介紹了該催化劑的測試結(jié)果：外加69 mV的電壓，復(fù)合催化劑就能產(chǎn)生10 mAcm2的電流密度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過之前同類研究的催化劑性能，而且這個電流量完全可以將陰極附近的水分解成氫。

研究人員表示，后續(xù)研究完全能將復(fù)合催化劑需要的外加電壓降到40 mV，這個與鉑催化劑32 mV工作電壓已非常接近。更重要的是，復(fù)合催化劑反復(fù)使用1 000次仍能在此電壓下工作，而且成本低、對環(huán)境無毒害、效率高，這些水制氫要求的條件，新復(fù)合催化劑都已具備。

[鄭寧來供稿]