發(fā)表在《自然催化》雜志上的一項(xiàng)新研究顛覆了人們長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)氧化銥壽命的看法。氧化銥是一種最先進(jìn)的催化劑材料，用于產(chǎn)生綠色氫，在工業(yè)脫碳和推進(jìn)清潔能源方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。俄克拉荷馬大學(xué)教授Kasun Gunasooriya博士是實(shí)現(xiàn)這一突破的研究團(tuán)隊(duì)的一員。
研究結(jié)果的新穎之處在于發(fā)現(xiàn)了氧化銥在使用過(guò)程中結(jié)構(gòu)的變化�？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)時(shí)間使用后，銥并沒(méi)有完全變成無(wú)定形，而是形成了短程有序模式。
Gunasooriya說(shuō)，“我們總是認(rèn)為催化劑是一種剛性結(jié)構(gòu)，在反應(yīng)條件下不會(huì)發(fā)生顯著變化�！�
“但實(shí)際上，當(dāng)你長(zhǎng)期操作這些設(shè)備時(shí)，材料會(huì)發(fā)生巨大變化，在水電解過(guò)程中，材料會(huì)溶解在酸性環(huán)境中，這是有高應(yīng)用潛力的�！�
他把催化劑比作手機(jī)電池：在購(gòu)買(mǎi)時(shí)，手機(jī)電池的效率是100%，但在五年內(nèi)，電池的容量可能會(huì)下降到75%或更低。
他補(bǔ)充說(shuō)，“當(dāng)我們?cè)噲D模擬這些短程催化劑表面模式時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)這些新生成的表面銥原子比原來(lái)的銥原子更活躍。”
這一發(fā)現(xiàn)可能意味著綠色氫的大量節(jié)省。雖然氫氣本身是無(wú)色的，但在不同的制氫方法中，使用不同的顏色來(lái)分類(lèi)，以便體現(xiàn)其排放的重要性。根據(jù)石油工程師協(xié)會(huì)的說(shuō)法，黑色氫來(lái)自煤炭氣化，而灰色氫來(lái)自化石燃料。綠色氫的一種形式是通過(guò)電解產(chǎn)生的，用綠色電力將水分子分解成氫和氧的過(guò)程，這種方法不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體排放。
Gunasooriya說(shuō)，通過(guò)電解生產(chǎn)氫的過(guò)程是昂貴的，大約每公斤5美元，而生產(chǎn)黑氫只需每公斤1美元。高昂的成本來(lái)自于產(chǎn)生反應(yīng)所需的催化劑。
他說(shuō)，目前電解水最好的催化劑是氧化銥。
他將氧化銥描述為穩(wěn)定的，而其他更豐富的催化劑，如鐵或鈷，在酸性電解下不太穩(wěn)定�！斑@些都不是好的催化劑，因?yàn)槲覀兿胍氖且环N可以長(zhǎng)時(shí)間工作的催化劑�！�
如果銥是這項(xiàng)工作的最佳催化劑，那么減少所需銥的數(shù)量可以降低綠色氫的價(jià)格。
這項(xiàng)工作與美國(guó)能源部的“氫彈射計(jì)劃”（Hydrogen Shot）相一致，該計(jì)劃是“能源地球計(jì)劃”（Energy earthshot Initiative）的一部分，旨在推動(dòng)清潔能源轉(zhuǎn)型。根據(jù)美國(guó)能源部的說(shuō)法，“氫彈射計(jì)劃”將使可再生能源的氫氣成本降低80%。
這項(xiàng)研究表明，如果科學(xué)家能夠合成這些特定的短程氧化銥活性位點(diǎn)，那么他們實(shí)際上可以最大限度地減少設(shè)備中銥的用量，從而降低價(jià)格。
�。ㄋ夭膩�(lái)自：俄克拉荷馬大學(xué)、全球氫能網(wǎng)、新能源網(wǎng)綜合）
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