OFweek氫能網(wǎng)訊：盡管電解水被視為最好的氫氣制備方式之一，但長期受制于氧氣析出催化劑、非鉑氧還原催化劑的開發(fā)進(jìn)程，該技術(shù)尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模高效、廉價(jià)推廣。

4月15日，中國科技大學(xué)官方消息顯示，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)吳宇恩教授課題組運(yùn)用創(chuàng)新工藝，在氧析出催化劑研發(fā)領(lǐng)域取得重大突破，促進(jìn)了電解水制氫的工業(yè)化，相關(guān)成果被選為本月的《自然－催化》封面文章。

據(jù)介紹，吳宇恩教授課題組創(chuàng)新性地提出利用抗氧化、抗溶解能力強(qiáng)的鉑基合金為載體，利用表面缺陷工程技術(shù)捕獲和穩(wěn)定單原子的方法成功制備了釕單原子合金催化劑，可使酸性氧析出僅需要較低過電位 （220 mV），極大地加快了氧析出過程。

氧析出常用商用催化劑為二氧化銥。但銥金屬市價(jià)240-250元/克，工業(yè)上通過二氧化銥電解水制氫的成本為33-38元/kg，轉(zhuǎn)化為相同能量所需汽油成本為25-29元。相較之下，釕金屬市價(jià)19.5-20.5元/g，地球儲(chǔ)量更豐富，也可作為催化關(guān)鍵元素，如果用于工業(yè)，能夠有效降低氫氣制備成本。

但在酸性氧析出運(yùn)行環(huán)境中，不僅需要高過電位而且催化劑的穩(wěn)定性很難保證，這導(dǎo)致氧析出動(dòng)力學(xué)極其緩慢。而釕基催化劑在酸性氧析出中的穩(wěn)定性也被公認(rèn)為世界難題。在強(qiáng)酸、強(qiáng)氧化性環(huán)境中，由于二氧化釕中的晶格氧參與了產(chǎn)物氧氣的析出，二氧化釕在高工作電位下極易被氧化為四氧化釕，從而失去催化活性。因此，開發(fā)高活性和穩(wěn)定的釕單原子催化劑，成為解決上述問題的潛力途徑。

吳宇恩教授團(tuán)隊(duì)早在2014年就開始釕元素應(yīng)用研究，最終研發(fā)出高效廉價(jià)的釕單原子合金催化劑，支持高效廉價(jià)電解水制氫。據(jù)稱，該釕單原子合金催化劑相對(duì)于商業(yè)釕基催化劑的過電位降低了大約30％，穩(wěn)定性提高了近10倍。

新加坡國立大學(xué)化學(xué)系的楊文祥教授認(rèn)為，吳宇恩教授團(tuán)隊(duì)的工作成功實(shí)現(xiàn)了“通過應(yīng)力工程調(diào)控單原子釕的電子結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步提高其在酸性氧析出中的活性和穩(wěn)定性”。

該論文的第一作者么艷彩博士也表示，相關(guān)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了該釕單原子合金催化劑相比于商業(yè)釕基催化劑在酸性電解水反應(yīng)中具有更好的活性、抗過氧化和抗溶解能力。