研究人员开发出一种先进的铂纳米催化剂，可以显著提高制氢效率。这种突破性的混合催化剂展示了增强的活性和稳定性，在氢动力汽车上具有潜在的应用前景。
根据国土交通部的数据，到2022年，氢动力汽车的注册量约为3万辆，比2018年增加了3倍。然而，该国只有135个加氢站。
为了让汽车更容易使用氢，并被认为是一种可靠的能源替代品，降低氢的生产成本至关重要，确保它在经济上可行。这一目标的核心是优化电解-析氢过程的效率，该过程从水中产生氢。
氢生产的突破
最近，浦项工业大学(POSTECH)化学系教授李仁洙(音)、研究教授Soumen Dutta、顾炳洙(音)等人组成的研究小组通过开发出铂纳米催化剂，大幅提高了绿色能源氢的生产效率。
三金属杂化纳米催化剂析氢机理说明。信贷:POSTECH
他们通过逐步沉积两种不同的金属来完成这一壮举。他们的研究结果发表在著名的化学领域杂志《Angewandte Chemie》上。
催化剂开发中的挑战与创新
在催化剂表面的特定位置选择性地沉积不同的材料，其尺寸在纳米范围内，提出了实质性的挑战。无意的沉积可能会阻塞催化剂的活性位点或干扰彼此的功能。这种困境阻碍了镍和钯在单一材料上的同时沉积。镍负责激活水分裂，而钯促进氢离子转化为氢分子。
三金属杂化催化剂的合成及析氢示意图。信贷:POSTECH
研究小组开发了一种新型纳米反应器，可以精细地控制沉积在二维平面纳米晶体上的金属的位置。此外，他们还设计了一种纳米级的精细沉积工艺，可以用不同的材料覆盖2D铂纳米晶体的不同方面。这种新方法导致了“铂-镍-钯”三金属杂化催化剂材料的发展，通过连续沉积，分别用钯和镍纳米薄膜选择性地覆盖二维铂纳米晶体的平面和边缘。
混合催化剂的提高效率
混合催化剂具有不同的镍/铂和钯/铂界面，分别有利于水分裂和氢分子生成过程。因此，这两个不同过程的协同发生显着提高了电解析氢的有效性。
研究结果表明，三金属杂化纳米催化剂的催化活性比传统铂碳催化剂提高了7.9倍。此外，新型催化剂表现出显著的稳定性，即使在延长50小时的反应时间后仍保持其高催化活性。这解决了异构接口之间的功能干扰或冲突问题。
研究小组致闭幕词
主导研究的李仁洙教授表示:“克服了过程中的困难，成功开发出了在混合材料上形成的和谐异质界面。”他进一步补充说:“我希望研究结果能在开发针对氢反应优化的催化材料方面得到广泛应用。”
参考文献:“在2D-Pt纳米枝晶上形成的和谐异质界面通过各面逐步金属沉积增强析氢反应”，由Byeong Su Gu, Soumen Dutta, Yu-Rim Hong, odonggo Francis Ngome Okello, hyyeonae Im, Seungil Ahn, Si-Young Choi, Jeong Woo Han, Sunmin Ryu和In Su Lee, 2023年6月19日，Angewandte化学国际版。DOI: 10.1002 / anie.202307816
该研究是在韩国研究财团首席研究员计划的支持下进行的。
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希望本篇文章《绿色能源突破：科学家开发出活性提高7.9倍的氢气催化剂》能对你有所帮助！
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