韩国研发三明治结构催化剂 比传统催化剂活性高5倍可高效制氢

新能源汽车讯 据外媒报道，韩国浦项工科大学（POSTECH）的一个研究小组发现，三明治式的分层结构是一种获取氢能源的好方法，而氢能源是化石燃料的替代能源。该研究小组研发了一种三明治结构的催化剂，可以有效地通过激活电解水过程，高效地生产氢。

图片来源：浦项工科大学

氢燃料电池是一种环保的发电设备，可以利用化学反应将水（H2O）分解成氧气（O2）和氢气（H2）以发电。随着最近氢动力汽车的问世和氢燃料电池在家庭中的普及，氢被视为取代化石燃料的下一代能源。利用太阳能或风能产生的剩余电流来分解水制氢被认为是生产大量高纯度氢燃料最简单且最环保的方法，但是此种方法的缺点是生产效率低、成本高。为了降低电解水制氢的单价，需要研发出活性高、稳定性好、产氢效率高的电化学催化剂。

图片来源：浦项工科大学

铂被认为是最适合用于产氢反应的催化剂，但是其对水分子亲和力低，由此导致水电解速率缓慢，使其难以应用于碱性电解液条件下的商业化制氢过程。为了解决此类局限性，很多人尝试将金属硫化物与铂纳米颗粒结合，以推动水电解过程，但是铂/金属硫化物表面的不稳定性造成了另一个缺点，这一缺点会大大降低催化剂的耐久性。

图片来源：浦项工科大学

为此，该研究小组设计了一种2D形式的铂/金属-氢氧化物界面，以提升催化剂的效率和耐用性。在一种最初用于在镍/铁双氢氧化物（LDH，有几纳米厚）表面生长约1纳米铂层的技术中，成功合成了三明治结构的2D-2D纳米杂化材料，其中含有2D镍/铁氢氧化物纳米板。

所合成的三明治结构的催化剂在金属氢氧化物和铂之间具有协同催化作用，这两者在一个宽宽的2D-2D界面上会紧密接触。此时，其活性是常规催化材料的6倍以上，即使在电解水制氢50小时以上也能保持稳定的催化功能，而且活性不会被降低。