Nature子刊：采用廉价元素构建的水分解催化剂可广泛应用于商业

来源：图片由休斯顿大学提供

来自休斯顿大学和加州理工学院的研究人员已经对廉价混合催化剂进行了报道（此催化剂可分解水产生氢气），此催化剂适用于大规模商业化。

将水分解成其组分（氢气和氧气）的系统需要两种催化剂。一种催化反应分离出氢气，另一种产生氧气。新型催化剂由市售的镍泡沫上的铁和磷化镍制成，具有两种功能。

研究人员表示，它有可能大幅降低从水中生产氢气所需的能量，同时产生高电流密度，这是衡量氢气产量的一个指标。 较低的能量需求意味着可以以较低的成本生产氢气。

Zhifeng Ren周五在Nature Communications发表了关于新催化剂的论文。 Zhifeng Ren, M.D. Anderson -物理学讲座教授兼论文的第一作者，他表示这一发现使产氢可以商业化。氢被认为是一种理想的清洁能源，可用于为电动机提供动力或在内燃机中为燃料电池提供原料，以及许多工业用途。 Ren说，因为氢可以被压缩或转换成液体，所以它比其他形式的能量更容易储存。Ren同时也是UH的德克萨斯超导电中心的研究员。

寻找一种生产大量氢气的实用，廉价和环保的方法是一个巨大的挑战 - 特别是通过分解水产生氢气。目前大多数氢气是通过蒸汽甲烷反应和煤气化生产的，这些方法都会有一定的碳排放，尽管它燃烧得很干净。虽然传统的催化剂可以从水中产生氢。但UH的物理学助理教授Shuo Chen表示催化剂通常依赖昂贵的铂族元素，这提高了成本，使大规模的分水不切实际。

Chen表示新开发的催化剂所使用的材料取材于地球上储量丰富的元素。此催化剂展现出与铂族材料相媲美的性能。它可以以低成本扩大规模，这对于水分离的商业化非常具有吸引力和前景。

研究人员通过40多个小时的测试证实催化剂稳定和有效。他们的研究报告说明此催化剂是一种卓越的双功能催化剂，用于全面水解，在相同的碱性电解液中表现出非常高的OER（析氧反应）和HER（析氢反应）活性。

在碱性水电解器中创造了新的记录(1.42 V to afford 10 mA cm-2)而商用实际电流密度为500 mA cm-2。以前的催化剂使用不同的材料来促进产生氢气的反应，而不是用于产生氧气的反应。 Ren表示磷化铁颗粒和二磷化物颗粒之间的相互作用促进了两种反应。这两种材料的共同作用比任何材料催化效果都要好，其具体原因还不得而知。

除了Ren和Chen之外，论文的其他作者包括Fang Yu, Haiqing Zhou and Jingying Sun ，他们都是UH物理系; Fan Qin and Jiming BaoUH与电子与计算机工程系合作; 和Yufeng Huang以及加州理工学院材料与过程模拟中心的William A. Goddard III。

文章来自sciencedaily，原文题目：Novel hybrid catalyst to split water discovered，由材料科技在线汇总整理。