科學家研製出新製氫催化劑

網易消息：xinnengyuankexuelingyuzhong
，qingranliaoshigongrendeqingjienengyuan，danmuqianrenleihuoquchunqingnengdefangshizhuyaokaohuashiranliao
，qingnengqudaihuashiranliaobenshenjiushiweilezuidaxiandudijianruowenshixiaoying，danshizhizaoqingnengyuanyouxuyaohaofeihuashiranliao，weiqingnengyuandepujiliyongzaochengnanjie。yinci
，yaoxiangjiangdiwenshiqitipaifang
、開發可再生清潔能源，離不開分解水製氫這一方式。

以水為原材料製造氫氣各種各樣的缺點
，比如輔助材料成本太高、反應能量要求太高、合成催化劑不能在現實條件上穩定存在等。植物早就通過光合作用學會了怎樣分解水，然而人類不得不為複製這一過程拚命努力。

目前，全世界每年生產5000萬噸氫氣，其中95%來自化石燃料，通過甲烷水蒸氣重整製氫。在普通的分解水的化學反應中
，析氧反應是出了名的速度慢，給製備氫氣拖後腿。

而er科ke學xue家jia最zui近jin首shou次ci發fa現xian酸suan性xing條tiao件jian下xia依yi舊jiu有you效xiao的de催cui化hua劑ji，這zhe種zhong薄bo膜mo晶jing體ti催cui化hua劑ji可ke以yi大da大da提ti高gao反fan應ying效xiao率lv，並bing降jiang低di反fan應ying活huo化hua能neng，令ling水shui解jie製zhi氫qing廠chang指zhi日ri可ke待dai。

“雖然光合作用分解水的過程非常高效，但是人工的反應根本比不上。”斯坦福大學化學工程學院界麵科學和催化反應研究中心(SUNCAT Center for Interface Science and Catalysis)的研究人員托馬斯·哈拉米約(Thomas Jaramillo)稱。

tuomasihetongshichangqizhiliyukaifaxiyangfanyingdecuihuaji
，yiqiuranghechengcuihuajichixushijiangengchang，cuihuafanyingsudugengkuai，huozhejiangdifanyingsuoxudenengliang。zhexiegaijindounenggoujiangdifanyingchengben
，tigaofanyingxiaolv
，rangshengchanqingqibiandegengweiqingjiegaoxiao。

《科學》期刊在上周刊登了該團隊的研究成果
，他們研究的新催化劑對環境要求不高
，但效果空前。

“本次研究最重要的成果在於，我們發現的催化劑可以在酸裏穩定存在。而且催化劑的效果前所未見。”斯坦福科學家
，上述《科學》文章聯合署名作者疋田育之(Hikita Yasuyuki)如是評價這次研究。

對於析氧反應的催化劑來說，一個很重要的評判標準是過電位，即推動反應開始所需要的電壓。此前的記錄是320毫伏，而這種新催化劑把反應所需的過電位降到了270毫伏到290毫伏之間。

疋田稱
，這一新記錄可以大大提高反應效率
，大幅降低大規模生產氫氣所需的能耗。有了這種新催化劑，製氫廠指日可待。

這一前景光明的催化劑是一種薄膜晶體
，由一層二氧化銥(iridium oxide)和一層Sr2IrO4(strontium iridium oxide)組成。因為薄膜晶體又平又薄
，使研究員更容易比較催化反應的效果。二氧化銥是目前人類發現的唯一一種可以在酸裏生效的催化劑。

研yan究jiu團tuan隊dui還hai發fa現xian
，隨sui著zhe反fan應ying的de進jin行xing，這zhe種zhong催cui化hua劑ji的de效xiao果guo越yue來lai越yue好hao。在zai對dui催cui化hua劑ji進jin行xing測ce量liang之zhi後hou，研yan究jiu人ren員yuan發fa現xian催cui化hua劑ji的de表biao麵mian發fa生sheng了le變bian化hua，但dan目mu前qian還hai沒mei能neng解jie釋shi催cui化hua的de具ju體ti機ji理li。科ke學xue家jia也ye承cheng認ren：“我們還不知道微觀層麵發生了什麼。我們隻知道有一部分鍶離子離開催化劑
，進入了溶液。”

研(yan)究(jiu)團(tuan)隊(dui)正(zheng)在(zai)進(jin)行(xing)進(jin)一(yi)步(bu)的(de)研(yan)究(jiu)
，希(xi)望(wang)能(neng)夠(gou)降(jiang)低(di)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)生(sheng)產(chan)成(cheng)本(ben)，提(ti)高(gao)催(cui)化(hua)效(xiao)果(guo)
，還(hai)要(yao)探(tan)索(suo)催(cui)化(hua)反(fan)應(ying)背(bei)後(hou)究(jiu)竟(jing)為(wei)什(shen)麼(me)效(xiao)果(guo)如(ru)此(ci)之(zhi)好(hao)。銥(yi)的(de)價(jia)格(ge)非(fei)常(chang)高(gao)
，因(yin)此(ci)他(ta)們(men)試(shi)圖(tu)用(yong)最(zui)少(shao)的(de)銥(yi)達(da)到(dao)最(zui)好(hao)的(de)效(xiao)果(guo)。不(bu)過(guo)，這(zhe)種(zhong)催(cui)化(hua)劑(ji)離(li)實(shi)際(ji)工(gong)業(ye)生(sheng)產(chan)還(hai)有(you)很(hen)大(da)的(de)距(ju)離(li)，降(jiang)低(di)催(cui)化(hua)劑(ji)成(cheng)本(ben)是(shi)研(yan)究(jiu)的(de)重(zhong)中(zhong)之(zhi)重(zhong)。

“在開發催化劑的路上，我們隻邁開了一小步，還有廣闊的進步空間。”托馬斯如是說
，“有朝一日，我們可能開發出效果比現在好百萬倍的催化劑。