科學家研發更先進的催化劑用於更有效地生產清潔氫氣

俄勒岡州立大學對催化劑設計的研究表明，與目前市面上的催化劑相比，可以用更高的效率和更低的成本來清潔地生產氫氣。 催化劑是一種能提高化學反應速度的物質，其本身不會發生任何永久性的化學變化。

氫氣生產對我們生活非常重要，如汽車的燃料電池和許多有用的化學品如氨的製造都依賴氫氣。它還被用於金屬的提煉，用於生產人造材料，如塑料和一系列其他用途。通過電化學催化過程分裂水來生產氫氣，比通過被稱為甲烷-蒸汽重整的碳氧化物生產過程從天然氣中獲取氫氣的傳統方法更清潔、更可持續。但是這種更環保技術的成本一直是市場上一個障礙。

這些新發現描述了設計催化劑的方法，這些催化劑可以大大提高清潔氫氣生產過程的效率，相關研究結果發表在《科學進展》和JACS Au上。研究人員表示，在促進反應過程中，催化劑經常經歷結構變化。有時這些變化是可逆的，有時是不可逆的，而不可逆的結構調整被認為會降低催化劑的穩定性，導致催化活性的喪失，降低反應效率。

研究人員研究了反應中催化劑的重組，然後在原子尺度上操縱其表面結構和組成，以實現生產氫氣的高效催化過程。他們發現一種基於無定形氫氧化銥的催化劑活效率是其原始過氧化物結構的150倍，比常見商業催化劑氧化銥要好接近三個數量級，以幫助以每公斤2美元的價格生產氫氣，最終達到每公斤1美元，並且污染程度更低，將有助於實現美國到2030年零排放的目標。

美國能源部氫氣和燃料電池技術辦公室已經建立了到2025年能以每公斤2美元的價格生產清潔氫氣，到2030年能以每公斤1美元的價格生產清潔氫氣的技術基準，作為在十年內將清潔氫氣的成本降低80%，從每公斤5美元降至1美元。