韩国研发低成本耐腐蚀催化剂 可降低电解水制氢的成本

推动以氢燃料汽车为代表的氢经济发展的关键是以低成本生产可以发电的氢气。制氢的方法有很多，如捕获副产品氢气、重组化石燃料获取氢气以及电解水制氢。其中，电解水制氢的方法是一种环保的方法，但是其中催化剂的使用是决定其效率和价格竞争力最重要的因素。因为，电解水装置需要使用铂（Pt）催化剂，以加速产氢反应以及提升耐用性。不过，虽然该催化剂的性能很好，但其成本很高，在价格方面不如其他制氢方法有竞争力。

（图片来源：韩国科学技术研究院）

根据电解质在水中的溶解状况，电解水装置也会不同。例如，采用质子交换膜（PEM）的装置，即使采用过渡金属制成的催化剂，而不是昂贵的铂基催化剂，也能够实现高速率的产氢反应。因此，有很多研究都专注于将该技术实现商业化。不过，虽然此类研究专注于实现高反应活性，但是提高此类易在电化学环境中腐蚀的过渡金属耐久性的研究却被忽视了。

据外媒报道，韩国科学技术研究院（KIST）的一个研究小组研发了一种催化剂，由具备长期耐久性的过渡金属制成，可以提高制氢效率，而且还通过克服非铂催化剂的耐久性问题，无需使用到铂。

该研究小组利用喷雾热解工艺，将少量钛（Ti）注入到低成本过渡金属磷化钼（MoP）中。由于钼价格低廉，且易于处理，因而常被用作能量转换和储能设备的催化剂，但是其弱点是容易被氧化，进而腐蚀。

研究人员发现，在催化剂合成过程中，每种材料的电子结构完全得以重构，最终实现了与铂催化剂相同的析氧反应（HER）活性。电子结构的改变解决了高腐蚀性的问题，因此该催化剂比现有的过渡金属基催化剂的耐久性提高了26倍，可加速实现非铂催化剂的商业化。