更高效的製氫方法

據fuelcellsworks網站報道：美mei國guo能neng源yuan部bu阿e貢gong國guo家jia實shi驗yan室shi的de研yan究jiu者zhe們men研yan發fa了le一yi種zhong高gao效xiao的de製zhi氫qing方fang法fa，其qi采cai用yong兩liang步bu電dian解jie過guo程cheng，將jiang氫qing原yuan子zi從cong水shui分fen子zi中zhong分fen離li出chu來lai，並bing使shi其qi結jie合he形xing成cheng氫qing分fen子zi。這zhe種zhong方fang法fa可ke以yi應ying用yong在zai從cong燃ran料liao電dian池chi到dao工gong業ye生sheng產chan過guo程cheng的de諸zhu多duo設she備bei中zhong。這zhe項xiang工gong作zuo得de到dao了le美mei國guo能neng源yuan部bu科ke學xue辦ban公gong室shi的de支zhi持chi，《Science》雜誌於12月2日對其進行了報道。

該圖描述了水被分解為氫離子和氫氧根離子的一係列反應。此過程通過嵌入鉑框架（圖中灰色部分）中的氫氧化鎳集簇（圖中綠色部分）催化進行

科研人員一直在尋求更為簡單的製氫方法
，這主要是因為製氫過程需要消耗大量的能量。在美國，占總量2%的電能被用於氫氣生產中，因此科研人員希望找到新的方法以降低能耗。領導該研究的阿貢實驗室高級研究員Nenad Markovic表示人們知道可以利用氫氣產生能量，但是卻沒有意識到生產氫氣的困難。

目前，大量的氫氣通過在高溫條件下對天然氣進行重整獲得，此過程中將產生二氧化碳排放。Markovic表示電解水是迄今為止最清潔的氫氣生產方式，其設計的方法使用了兩種性能最好的電解水製氫催化劑。

之前的電解水過程需要某些金屬——例如鉑——以吸附活潑的中間產物並將其重新結合，形成結構穩定的氫分子。而Markovic的研究則集中於之前的步驟，包括提高將水分子分解為基本離子的效率。為實現這一目標，Markovic將簇狀的Ni(OH)2附著在鉑框架上，這些簇狀物分解水分子產生遊離狀態的氫

，並在鉑的催化作用下產生氫氣。

Markovic表示該方法中最重要的一點是將兩種帶來不同效用的材料——氧化物和金屬協調使用
，這顯著提高了整個係統的催化效率。阿貢實驗室的材料科學家George Crabtree曾經協助開展了實驗室的能量轉換計劃
，他表示研究者的成功要歸因於他們對“單晶體”係統的應用，這種無缺陷的材料使得科學家可以準確預測材料在原子級別時的行為。此研究不僅將催化劑活性提高了10倍(bei)
，而(er)且(qie)還(hai)可(ke)以(yi)了(le)解(jie)係(xi)統(tong)各(ge)部(bu)分(fen)的(de)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)。通(tong)過(guo)把(ba)單(dan)晶(jing)體(ti)按(an)比(bi)例(li)增(zeng)加(jia)到(dao)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)實(shi)際(ji)尺(chi)寸(cun)，該(gai)工(gong)作(zuo)展(zhan)示(shi)了(le)基(ji)礎(chu)理(li)論(lun)如(ru)何(he)促(cu)進(jin)技(ji)術(shu)的(de)迅(xun)速(su)革(ge)新(xin)。