氢气被认为是最接近绿色能源的能源，因为它只排放氧气和水。目前有多种方法可以生产灰氢、蓝氢和绿氢。氢气的生产过程和类型取决于能源和碳排放。其中，绿氢生产是最环保的方法，因为它不产生任何二氧化碳排放。因此，研究人员正在探索如何利用活性MXene材料提高绿氢的生产效率。
由李成洙博士领导的韩国科学技术研究院(KIST)研究团队与成均馆大学具钟敏教授的研究团队合作，开发了一种氧化稳定的钼基 MXene，可用作阴离子交换膜水电解器的电催化剂载体。
最近发表的报告重点介绍了MXene在高电压氧化条件下的稳定性。实验表明，MXene可用作析氧反应电极材料，用于生产绿色氢气。这也有助于降低其生产成本。
绿色氢气生产和 MXene 的需求
将水分解成氢和氧分子需要大量能量。含有微小纳米颗粒的催化剂可以提供更大的反应表面积，从而降低该过程所需的能量。
然而，随着催化剂颗粒的聚集，氢气生产效率会随着时间的推移而降低。为了防止这种情况，碳主要用作阴极，但在阳极的氧化反应中，碳会氧化成二氧化碳。
因此，Mxene 纳米材料被用作载体。由于它们由金属原子（Mo、Ti、Ta、Hf 等）和碳或氮原子组成，因此它们具有导电性能。此外，它们具有适合支撑催化剂的 2D 纳米结构。这些特性使它们有利于制氢。
在另一项研究中，德克萨斯大学的研究人员正在利用富铁岩石开发氢燃料。
核心亮点: 增强活性 MXenes 的绿色氢气生产
- MXenes 是钛基材料，由于原子性质，它们在水中容易氧化。这导致了催化剂无法保持高电导率的固有缺点。
- 为了克服这一限制，该团队开发了一种基于碳化钼的 MXene 作为支持催化剂。
- 钼基 MXene 在钼原子和表面活性材料钴之间建立了强键。
- 由于反应产生的化学键，氢气产量增加了2.45倍。
- 与最新的钛基MXene的结果（不到10小时）相比，电池耐久性提高了40倍。
- 新方法降低了绿色氢的生产成本。
- 它将应用于大型制氢工厂和发电站。
绿色能源领域又一突破：催化剂使氢电解槽中铱的使用量降低了 95%。
韩国科学技术研究院 (KIST) 的 Albert Sung Soo Lee 博士表示：“通过控制 MXene 的组成元素，我们找到了适合绿色制氢环境的候选材料，从而在氧化环境中获得了稳定的 MXene 载体。”
李博士补充道：“未来，我们将通过开发具有催化效率和耐久性的产氧电极催化剂，为氢能经济的复兴做出贡献。”
