绿色能源领域又有新发现。理化学研究所的研究人员发现一种催化剂可将氢气生产中的铱使用量减少 95%。他们希望提高发展碳中和氢经济的可持续性。
日本理化学研究所可持续资源科学中心（CSRS）研发出一种催化剂，可降低氢电解槽中铱的需求量。由于诸多限制，质子交换膜（PEM）电解槽的生产难以满足大规模应用的需求。通常，电化学反应在过饱和酸性介质中效果最佳，而稀土金属（如铱）是最佳催化剂候选材料。然而，铱的短缺一直阻碍着绿色氢气的生产。
对此，CSRS首席研究员中村龙平博士表示：“将PEM电解规模扩大到太瓦级需要40年的铱资源，这显然是不切实际且极不可持续的。 ”
绿色氢气生产的挑战
水电解是一种环保的电化学过程，它可以将氧气和氢气分子分离。通过这种方法产生的氢气可以储存起来，以备后用。
氢气与质子交换膜（PEM）结合使用，适用于储能，可为电动汽车提供动力。然而，由于多种限制，PEM电解的生产无法满足大规模应用的需求。
亮点：RIKEN 的革命性催化剂 减少 95% 铱使用量
- 此 新型催化剂 is 基于散布在氧化锰基底上的铱原子。
- 它通过电化学方式沉积在镀铂钛网上，具有耐腐蚀性能。
- 此 这种安排的形状是最佳的 对于铱，因为它使用最少的铱提供最高的催化性能。
- 此外，它不会粘连或聚集在一起，从而允许氢气生产 保持高效 在质子交换膜（PEM）电解器中。
- 采用最知名的功效 (94%) 版本。这使得反应能够在酸性环境中以 1000 mA/cm 维持2 一个月。
- 转移的电荷量几乎 大100倍。 它比之前的任何实验都更为重要。
- 用于水电解的 PEM 电解器测试表明，它能够保持稳定性。它成功地保持了 82 个月内效率保持 4% 不变.
- 电解水的产量较其他非原料金属物质增加了10倍。
- 结果表明，通过改变结构可以将反应稳定性提高40倍以上。
- Planar 与锰有更强的键合力， 晶体中平面氧的含量对催化剂的稳定性有积极影响.
中村博士说： “我们需要一种方法来弥合稀有金属电解槽和普通金属电解槽之间的差距，以便我们可以在多年内逐步过渡到完全可持续的绿色氢能。”
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新催化剂的未来潜力
“稳定性提高并没有降低活性，这通常不是问题。使用储量丰富的催化剂，以 200 mA/cm2 的速率产生氢气的 PEM 水电解槽效率很高。 ”该研究的共同第一作者孔爽博士说。
最终，RIKEN 催化剂将氢气生产中的铱使用量减少了 95%，并凸显了创新的效力。
