GIST科学家开发的新型催化剂保护层提高了寿命和性能

绿氢是使用环保方法生产的氢燃料。电解水是生产绿色氢的主要方法之一。在这里，使用太阳能电池板或风能等可再生能源产生的电能用于驱动电化学电池中的水分解反应以产生氢气和氧气。然而，这种反应需要使用昂贵的催化剂，这增加了绿色氢的成本，使其不可行。在阳极使用镍铁 (Ni-Fe) 催化剂是一种可能的解决方案，但由于水分解电池阳极释放的氧气，这些催化剂往往会腐蚀并失活。

为了解决这个问题，由韩国光州科学技术学院的 Jaeyoung Lee 教授领导的一个研究小组为 Ni-Fe 催化剂创造了一个保护层，可以延长其寿命和性能。据 Lee 教授介绍，“ Ni-Fe 催化剂的主要失活途径是 Fe 在水分解电池的放氧阳极处的溶解。因此，我们开发了一种带有四苯基卟啉 (TPP) 保护层的 Ni-Fe 基催化剂。TPP 层能够最大限度地减少析氧反应过程中 Fe 的溶解，从而提高催化剂的寿命和性能。” 他们的研究于 2022 年 10 月 23 日在线提供，并于2022 年 12 月 19 日发表在《德国应用化学》第 61 卷第 51 期上。

研究团队发现，TPP 层能够通过在催化剂周围形成非极性区域来保护 Ni-Fe 催化剂，从而显着减缓和减少催化剂中不稳定铁原子的溶解。还发现 TPP 保护层增加了 Fe 原子在催化剂上的再沉积。这两种效应相结合，增加了 Ni-Fe 催化剂的寿命。研究人员发现，TPP 保护的 Ni-Fe 催化剂能够长时间维持高产氢量。

“水分解提供了一种解决方案，可以实现巴黎气候协定到 2050 年实现碳中和的目标，因为水电解在生产氢气的同时不会排放二氧化碳。但是 电解水制氢的价格还是太高了。这项研究可以帮助我们通过使用带有保护层的廉价非贵金属材料(如镍和铁)来降低成本。这可以为我们所有人带来一个更可持续的未来，”李教授总结道。

我们希望尽快看到氢燃料的未来!