新式催化剂首要由更廉价的钴制成，替代质子交流膜(PEM)电解槽中贵重的铱

  致力于电解槽和燃料电池商业化的抢先研制公司Giner公司在工业条件下测试了这种新式催化剂，注意到其优胜的功能和耐用性

  这一立异支撑了美国动力部的“氢能地球Earthshot”方案，旨在大幅度下降绿色氢气出产本钱

  我国石化新闻网讯 据油价网2023年8月16日报导，动力和环境科学范畴顶尖研究中心美国阿贡国家实验室（ANL）的一个团队日前开发出了一种由地球上丰厚元素组成的新式催化剂。它能够使低本钱和节能的氢气出产成为可能，用于运送和工业运用。

  由美国动力部阿贡国家实验室领导的一个由多组织组成的团队日前开发出了一种低本钱的催化剂，用于从水中产生清洁氢气的进程。其他贡献者包含美国动力部的桑迪亚国家实验室和劳伦斯伯克利国家实验室，以及Giner公司。

  阿贡国家实验室高档化学家刘迪佳（音译）说：“一种从水中产生氢气和氧气的电解进程现已存在了一个多世纪。”这位高档化学家芝加哥大学普利兹克分子工程学院担任联合研究员。

  质子交流膜(PEM)电解槽代表了这一进程的新一代技能。它们能在挨近室温的条件下以更高的功率将水分解成氢气和氧气。削减的动力需求使它们成为运用可再生但间歇性的动力(如太阳能和风能)出产清洁氢气的抱负挑选。

  这种电解槽的每个电极(阴极和阳极)都有独自的催化剂。阴极催化剂生成氢气，而阳极催化剂生成氧气。问题是阳极催化剂运用铱，现在的商场行情报价约为每盎司5000美元。铱的供给缺乏和高本钱是PEM电解槽广泛选用的首要妨碍。

  而新催化剂的首要成分是钴，它比铱廉价得多。刘迪佳说：“咱们企图在PEM电解槽中开发一种低本钱的阳极催化剂，以高通量产生氢气，一起耗费最少的能量。”“运用咱们的办法制备的钴基催化剂，能够消除在电解槽中出产清洁氢气的首要本钱瓶颈。”

  Giner公司是一家致力于电解槽和燃料电池商业化的抢先研制公司，在工业操作条件下运用其PEM电解槽实验站对新式催化剂进行了评价。功能和耐用性远超于竞争对手的催化剂。

  了解电解槽操作条件下原子尺度上的反响机理对进一步提高催化剂功能具有极端重大意义。该团队运用阿贡国家实验室先进光子源(APS)的X射线剖析，破译了催化剂在操作条件下产生的要害结构改变。他们还在桑迪亚实验室和阿贡纳米资料中心(CNM)运用电子显微镜判定了催化剂的要害特征。 APS和CNM都是美国动力部科学办公室的用户设备。

  阿贡国家实验室资料科学家文建国（音译）说：“咱们在制备的各个阶段对新催化剂外表的原子结构能够进行了成像。”

  此外，伯克利实验室的核算模型提醒了这种新式催化剂在反响条件下的耐久性的重要论说。

  这个团队的成果意味着美国动力部的“氢能地球”方案向前迈出重要一步，该方案仿照了20世纪60年代美国太空方案的“月球方案”。其雄心壮志的方针是在十年内将绿色氢气出产的本钱下降到每公斤1美元。以这种本钱出产绿色氢气可能会重塑美国经济。运用范畴包含电网、制造业、交通运送以及住宅和商业供暖。

  刘迪佳说：“更一般地说，咱们的研究结果为用更廉价、更丰厚的元素替代贵重的贵金属催化剂拓荒了一条有出路的路途。”

  除刘迪佳外，阿贡国家实验室的作者还有钟丽娜(现就职于上海交通大学)、文建国、徐海平、杰里米·克鲁普夫、徐文茜和林晓敏。伯克利实验室的作者包含高国平、李海霞和王玲旺。来自桑迪亚实验室的作者是Joshua D. Sugar。撰稿人是Zach Green和徐辉（音译）来自Giner公司。