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氫能源作為一類高能量密度的可再生清潔能源日漸受寵，而用電解水方法制備氫氣時(shí)，以往多使用成本高昂、儲(chǔ)量稀少的貴金屬催化劑（如氧化銥等）。記者從南京工業(yè)大學(xué)獲悉，該校開發(fā)出一種新型的非貴金屬催化劑，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的氧化銥催化劑，價(jià)格僅為氧化銥的千分之一，這一研究成果日前在《自然·通訊》上發(fā)表。
據(jù)研究團(tuán)隊(duì)周嵬教授介紹，這種反鈣鈦礦基的新型非貴金屬催化劑不僅催化活性高，穩(wěn)定性好，降低了能耗，而且物美價(jià)廉。反鈣鈦礦結(jié)合了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的靈活性和過渡金屬氮（碳）化物高導(dǎo)電性、優(yōu)異電催化性等優(yōu)點(diǎn)，理論上來說是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ奈鲅醴磻?yīng)電催化劑。然而，和鈣鈦礦材料有著類似的瓶頸，就是其成相溫度高達(dá)幾百甚至上千攝氏度，導(dǎo)致材料燒結(jié)嚴(yán)重，比表面積低下，活性位點(diǎn)暴露極少。鑒于此，該研究團(tuán)隊(duì)首先設(shè)計(jì)了反鈣鈦礦催化劑，隨后開發(fā)出了一種多孔的具有核殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合催化劑。該催化劑僅需要比熱力學(xué)理論高出0.23V的電壓，即可驅(qū)動(dòng)析氧反應(yīng)的發(fā)生。
據(jù)論文第一作者朱艷萍介紹，電解水制氫的時(shí)候，陰極和陽極都會(huì)發(fā)生反應(yīng)，陰極產(chǎn)氫氣，陽極產(chǎn)氧氣。陽極的反應(yīng)很慢，會(huì)限制整體的催化效率，“所以我們開發(fā)的這種陽極的非貴金屬催化劑，使得產(chǎn)氧氣的速度變快了，這樣，產(chǎn)氫氣就不會(huì)被拖后腿了，制備氫氣的整體效率也大大提高了。”該項(xiàng)研究開發(fā)出來的新型非貴金屬催化劑兼具極高的催化活性與穩(wěn)定性，而且與儲(chǔ)量匱乏、成本高昂（600元/克）的氧化銥相比，價(jià)格僅為其千分之一，在實(shí)際應(yīng)用中顯示出了極大的前景。