华盛顿州立大学的研究人员已经找到了一种更有效地从水中生产氢气的方法,这对于可再生能源的生产和储存非常关键。由机械与材料工程学院教授Yuehe Lin和斯科特-贝克曼领导的研究团队,利用低成本材料开发出了一种催化剂。它的性能与目前应用的、贵金属生产的催化剂一样,甚至优于它们。该研究成果发表在《先进能源材料》期刊上。

 存储清洁能源

    能源转换是清洁能源经济的关键。由于太阳能和风能会间歇性地产生电能,因此,非常需要一种方法将他们所创造的电力存储和保存起来。

    存储可再生能源最有前景的方法之一是,利用可再生能源产生的多余电力,将水裂解为氢和氧;然后氢可用于氢燃料电池车。

    “通过电解水制氢是将电力转化成化学燃料最环保的方式,”华盛顿州立大学的博士学生Junhua Song说,他负责合成催化剂并承担了大部分的实验工作。

 能源、材料昂贵

    工业上还没有广泛使用水裂解工艺,因为这个过程需要昂贵的金属催化剂 ——通常使用的是铂或钌。

    许多水分解的方法需要大量的能源,或者需要分解速度特别快的材料。工业领域通常利用化石燃料来生产燃料电池所需的氢,这个过程会产生有害的温室气体排放。

     对于他们的催化剂,华盛顿州立大学的研究团队将价格相对低廉的铜的纳米粒子添加到钴基催化剂中。新催化剂的导电能力优于常用的贵金属催化剂。它产生的氧气量也高于现有的商业催化剂,并且能够以类似的速度产生氢。

 催化剂建模,实验方法

    研究人员同时使用了理论建模和实验评估方法来确定和微调催化剂的有效性。“该建模方法有助于研究人员在原子层面上了解,铜原子如何提高催化剂性能,这能够帮助精确选择和调整元素来提高催化剂性能,”贝克曼说。

    “该研究团队在设计和提高非贵金属催化剂制氢方面提供了新的视角,”Lin说。“这个催化剂为开发高性能、电解制氢方法铺平了道路。”

    研究人员正在寻找外部资金,进行深入研究。他们希望提高催化剂的稳定性和效率。