印度科技学院研发低成本催化剂加速水分解产氢

据外媒报道，印度科技学院（IISc）的研究人员研发出一种低成本的催化剂，能够加速水的分解，从而加速产生氢气，是迈向大规模制氢的重要一步。

产氢广泛采用的一种方法是利用电将水分解，氢气是燃料电池、电池盒零排放汽车所需的清洁能源。在电解水的过程中，会产生两个主要反应之一，称为析氧反应（Oxygen Evolution Reaction），该反应非常慢，大大限制了整个水分解过程的效率。研究人员都专注于研发更好的催化剂，即能够保持中性的同时又可加速反应的材料。目前，最有效的催化剂是由钌和铂等贵金属制成的，既昂贵又稀有。

印度科技学院团队将钴氧化物与钠磷酸盐相结合，研发出一种低成本的催化剂。印度科技学院材料研究中心（MRC）的博士生Ritambhara Gond表示，与目前最先进的RuO2（二氧化钌）催化剂相比，新材料成本低了200多倍，而且反应速度也更快。而且该材料可促进金属空气电池、燃料电池和电动汽车等设备的大规模应用。

水在催化剂的作用下，用电进行分解时，氢原子会从一个电极（负极）接收电子形成氢气，而正极则析出氧气（析氧反应）。研究成员主要集中加速后者的反应，铂或钌等金属制成的催化剂在析氧反应时浪费的能源最少，因而效率最高，而且反应速度更快。但是，由于成本高，非常稀缺，阻碍了此种催化剂的大规模应用。

为了研发低成本的替代品，印度科技学院团队采用了偏磷酸盐，此种盐层被用于储能应用，但是未被用于催化应用。研究人员将偏磷酸钠与氧化钴放在一个无氧炉中与氩气一起焙烧，形成了一块部分被烧焦的碳“薄片”，上面铺满了由偏磷酸钠构成的氧化钴晶体。

Gond表示“偏磷酸盐形成了一个强大的框架，将钴氧化物保持得完好无损，在催化反应后，显示出较高的稳定性。”从而可让催化剂在多个催化周期内保持活性，达到长久的耐用性。此外，碳床也提高了催化剂的导电性，因而提高了效率。

研究人员发现，与其他催化剂相比，他们所研发的催化剂的扩散流密度（即反应能够多快发生）甚至比二氧化钌催化剂还要高，显示出了更强的催化活性。Gond表示“我们现在正计划在金属空气电池盒水分解装置中测试此种催化剂。”

作者余秋云