突破性的发现使成本效益和生态友好的绿色氢气生产成为可能

　　一项突破性的技术已经开发出来，能够以更经济、更环保的方式生产绿色氢，通过取代昂贵的贵金属催化剂，使我们更接近碳中和社会。

　　韩国科学技术院(KAIST)材料科学工学系教授徐东华(音译)和UNIST能源化学工学系教授柳正基(音译)共同开发出了高效稳定生产高纯度绿色氢的双功能水电解催化剂。

　　新开发的催化剂即使在高腐蚀性的酸性环境中也表现出优异的耐久性。通过使用钌、硅和钨(RuSiW)，与传统的铂(Pt)或铱(Ir)催化剂相比，该催化剂更具成本效益。此外，它排放的温室气体少得多，使其成为一种环保的替代品。

　　电解水是通过电解水的过程产生氢气的尖端技术。它可以在不排放碳的情况下生产环境友好型氢气，被认为是实现碳中性社会的关键技术。

　　研究小组专注于寻找贵金属催化剂的替代品，如铂和铱，它们在酸性条件下表现出稳定性。与铂和铱相比，钌的生产成本相对较低，而且温室气体排放量明显减少，因此作为环保金属备受关注。然而，由于其催化活性低于铂，稳定性低于铱，因此在商业化方面面临挑战。

　　为了克服这些限制，研究小组开发了一种以钌、硅、钨为基础的催化剂。钌催化剂在析氢反应(HER)和析氧反应(OER)中稳定性都较低，通过增强钌催化剂的功能，研究小组证明了这种催化剂作为双功能催化剂的潜力。

　　所开发的催化剂具有在钌原子周围掺杂钨和硅的结构。通过增加质子在催化剂表面的吸附强度，提高催化剂的加速反应能力。与市售铂催化剂相比，它在析氢反应中表现出更高的活性。此外，一层厚度为5~10 nm的薄钨膜保护了钌的催化位点，从而提高了其稳定性。

　　研究小组对催化剂进行了稳定性实验。他们使用酸性电解质(酸度为0.3)，将10ma的电流注入1 ?电极。所研制的催化剂在运行100小时以上仍表现出稳定的性能。

　　Ryu教授表示:“这种三元素催化剂的开发意义重大，因为它有可能同时取代昂贵的铂和铱。它有望应用于高纯度的绿色制氢系统，如PEM电解槽，因为它即使在高腐蚀性的酸性条件下也可以轻松稳定地合成。”

　　该研究由Dasom Jean博士(UNIST能源化学工程学院)、Dong Yon Kim博士(KAIST新材料工程系)、Hyongoo Kim博士(UNIST能源化学工程学院)作为第一作者共同参与。

　　该研究得到了科学和信息通信技术部韩国研究财团、区域创新领先研究中心(RLRC)项目和国家超级计算中心(KISTI)的支持。