2050年实现碳中和不是梦，通过改进水分解的方法运行可再生能源

2050年实现碳中和不是梦，通过改进水分解的方法运行可再生能源

随着全球对碳中和目标的日益关注，氢能源作为清洁能源的重要载体，其高效、低成本的制备方法一直是研究热点。近日，韩国釜山国立大学研究团队在这一领域取得重要突破，开发出一种新型电催化剂，为实现2050年碳中和目标提供了新的可能。

一个多世纪以来，几乎所有东西都使用化石燃料，人类引发了气候危机。现在，该指令是到 2050 年实现净零排放或碳中和。一个氢经济是其中一个碳中和世界能茁壮成长的一种方式。目前，生产氢燃料最简单的方法是电化学水分解：在催化剂（促进反应的物质）存在的情况下，通过水运行电力以产生氢和氧。然而，该反应非常缓慢，需要专门的条件和贵金属催化剂，而且总体来说价格昂贵。因此，以节能的方式以低成本实现高产氢率具有挑战性。迄今为止，氢气生产水分解尚未成功商业化。

现在，由 Kandasamy Prabakar 教授领导的韩国釜山国立大学的一组研究人员开发出一种方法来设计一种可以解决其中一些问题的新型电催化剂。他们的工作已于 2021 年 4 月 6 日在线发布，并将在 2021 年 9 月出版的《应用催化 B：环境》第 292 卷中印刷。

Prabakar 教授在描述这项研究时说：“今天，90% 的氢气是通过蒸汽重整过程产生的，这些过程将温室气体排放到大气中。在我们的实验室中，我们开发了一种基于非贵金属的稳定电催化剂，该催化剂位于聚合物载体上可以以低成本从过渡金属磷酸盐中有效地从水中生产氢气和氧气。”

Prabakar 教授的团队通过使用简单的水热工艺在聚苯胺 (PANI) 纳米线阵列上沉积不同比例的钴和锰离子来制造这种电解槽。通过调整 Co/Mn 比率，他们实现了反应发生的整体高表面积，并结合 PANI 纳米线的高电子传导能力，在该催化剂表面促进了更快的电荷和传质。双金属磷酸盐还赋予双功能电催化活性，用于同时产生氧和氢。

在测试该催化剂性能的实验中，他们发现其形态大大降低了反应过电位，从而提高了系统的电压效率。作为耐用性的证明，即使在 100 mA/cm 2下连续产氢 40 小时后，其性能仍保持一致。并且可以在仅 1.54V 的低输入电压下进行水分解。

除了这些优点之外，还有过渡金属的低成本。事实上，该系统可以进行缩放和调整，以适用于无数设置。谈到未来可能的应用，Prabakar 教授解释说：“使用这种技术的水分解装置可以安装在需要氢燃料的现场，并且可以使用低能量输入或完全可再生能源运行。例如，我们可以在家中使用太阳能电池板生产氢气用于烹饪和取暖。这样，我们可以在 2050 年之前实现碳中和。”

本文原文来自先驱中国