氢能源作为一类高能量密度的可再生清洁能源日渐受宠,而用电解水方法制备氢气时,以往多使用成本高昂、储量稀少的贵金属
催化剂(如氧化铱等)。记者从南京工业大学获悉,该校开发出一种新型的非贵金属
催化剂,以代替传统的氧化铱
催化剂,价格仅为氧化铱的千分之一,这一研究成果日前在《自然·通讯》上发表。 据研究团队周嵬教授介绍,这种反钙钛矿基的新型非贵金属
催化剂不仅催化活性高,稳定性好,降低了能耗,而且物美价廉。反钙钛矿结合了钙钛矿结构的灵活性和过渡金属氮(碳)化物高导电性、优异电催化性等优点,理论上来说是一种很有发展潜力的析氧反应电
催化剂。然而,和钙钛矿材料有着类似的瓶颈,就是其成相温度高达几百甚至上千摄氏度,导致材料烧结严重,比表面积低下,活性位点暴露极少。鉴于此,该研究团队首先设计了反钙钛矿
催化剂,随后开发出了一种多孔的具有核壳结构的复合
催化剂。该
催化剂仅需要比热力学理论高出0.23V的电压,即可驱动析氧反应的发生。
据论文第一作者朱艳萍介绍,电解水制氢的时候,阴极和阳极都会发生反应,阴极产氢气,阳极产氧气。阳极的反应很慢,会限制整体的催化效率,“所以我们开发的这种阳极的非贵金属
催化剂,使得产氧气的速度变快了,这样,产氢气就不会被拖后腿了,制备氢气的整体效率也大大提高了。”
该项研究开发出来的新型非贵金属
催化剂兼具极高的催化活性与稳定性,而且与储量匮乏、成本高昂(600元/克)的氧化铱相比,价格仅为其千分之一,在实际应用中显示出了极大的前景。