中科大一科研成果 让廉价制氢变“轻松” 廉价高效电解水氧析出催化剂获重大突破 人类向氢能应用绿色未来迈进一大步
本报讯（安徽商报融媒体记者 胡霈霖）“终极能源”氢能市场化的关键一环是氢气高效廉价的制取，电解水则是最被看好的制备方式之一。然而，电解水过程中必需的高效廉价的氧析出催化剂是当前面临的最困难挑战之一，与“非铂氧还原催化剂的开发”并称为氢能高效利用领域的“两大圣杯”。近日，中国科学技术大学吴宇恩教授课题组运用创新工艺，在氧析出催化剂取得重大突破，为电解水制氢的工业化推进重要一步，该成果被选为本月的《自然·催化》封面文章。
据介绍，氧析出常用的商用催化剂是二氧化铱，铱金属市价为240~250元/克，工业上通过二氧化铱电解水制氢成本是33~38元/千克，而转化为相同的能量所需的汽油成本是25~29元。这是高能、清洁、廉价的氢能源推广的重大阻碍。相比之下，另一个可作为催化关键元素的钌金属市价为19.5~20.5元/克，地球储量更丰富，价格更廉价，如果用于工业，能够有效降低氢气制备成本，便于其推广。但是，钌基催化剂在酸性氧析出中的稳定性是一个公认的世界难题。
吴宇恩教授团队早在2014年就开始研究钌元素的应用，为实现高效廉价的电解水制氢，该团队经过多年的实验探索，创新性地提出利用抗氧化能力和抗溶解能力强的铂基合金为载体，利用表面缺陷工程技术捕获和稳定单原子的方法成功制备了钌单原子合金催化剂。
在这项研究中，研究人员不仅成功实现了将单原子钌嵌入稳定合金载体中，从而制备出高效催化剂，而且从中深受启发。“利用金属/合金载体调控单原子电子结构的策略可以应用于其他反应体系中，这或许能为许多类似的科学问题提供思路。”吴宇恩教授说。实现高效廉价制取氢气，标志着向氢能广泛应用的绿色未来迈进了一大步。
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