印度科技学院研发低成本催化剂加速水分解产氢 供燃料电池/零排放汽车等使用

据外媒报道，印度理工学院的研究人员开发了一种低成本的催化剂，可以加速水的分解，从而加速氢气的生产。这是迈向大规模制氢的重要一步。一种广泛使用的制氢方法是用电分解水。氢是燃料电池和零排放汽车所需的清洁能源。在电解水的过程中，两个主要反应之一被称为析氧反应，析氧反应非常缓慢，极大地限制了整个水分解过程的效率。研究人员都专注于开发更好的催化剂，这种材料可以在加速反应的同时保持中性。目前，最有效的催化剂是由钌和铂等贵金属制成的，这些金属既昂贵又稀有。印度理工学院团队开发了一种低成本的催化剂，将氧化钴和磷酸钠结合在一起。印度理工学院材料研究中心的博士生Ritambhara Gond表示，与目前最先进的RuO2催化剂相比，新材料的成本低了200多倍，反应速度也更快。这种材料可以促进金属空气电池、燃料电池和电动汽车等设备的大规模应用。当水在催化剂的作用下被电分解时，氢原子从电极接收电子以形成氢，而正极释放氧。研究成员主要关注加速后一种反应。由铂或钌等金属制成的催化剂在析氧反应过程中浪费的能量最少，从而产生最高的效率和更快的反应速度。然而，由于其高成本和稀缺性，阻碍了该催化剂的大规模应用。为了开发低成本的替代品，印度理工学院团队使用了偏磷酸盐，这是一种用于储能应用的盐层，但不用于催化应用。研究人员在无氧炉中用氩气烘烤偏磷酸钠和氧化钴，形成部分烧焦的碳“片”，上面覆盖着由偏磷酸钠组成的氧化钴晶体。Gond说，“偏磷酸盐形成了一个强大的框架，可以保持钴氧化物的完整性，并在催化反应后表现出高稳定性。”这使催化剂能够在多个催化循环中保持活性，并实现长期耐久性。此外，碳床还提高了催化剂的导电性，从而提高了效率。研究人员发现，与其他催化剂相比，他们开发的催化剂的扩散流动密度甚至高于二氧化钌催化剂，显示出更强的催化活性。Gond说：“我们目前正计划在金属空气电池盒水分解装置中测试这种催化剂

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