新的电化学水分解方法为氢气生产提供了快速、可持续的方法

在拜罗伊特大学Francesco Ciucci教授博士的领导下，一个德中研究小组开发了一种新的电化学分解水的方法。这不仅加速了技术和工业的氢气生产，而且使其更具可持续性。研究人员在《自然纳米技术》上发表了他们的发现

氢因其独特的性质对技术和工业至关重要：它是最轻的化学元素，具有极高的能量密度，并且是一种无排放燃料，因为水是其燃烧的唯一副产品。这使得氢气成为一种极具吸引力的清洁能源。然而，它的生产仍然是极其耗能的

氢气可以通过电化学水分解产生，其中水中的电极受到电流的作用。通过电化学水分解和可再生电力实现节能和可持续的氢气生产，可以显著提高这种能源的可持续性

电化学水分解的最大挑战之一是所谓的析氧反应（OER），这是一种缓慢的反应，其中水分子被分解成各自的组分——氧气和氢气。使用贵金属催化剂可以加速OER；然而，这些金属价格昂贵且稀缺，加速反应需要额外的能量（称为过电势）

这一挑战已由一个研究团队解决，该团队由来自中国各研究机构的成员组成，由拜罗伊特大学电化学能源系统电极设计主席Ciucci教授博士领导。他们开发了一种创新的电化学水分解方法

这种方法使用原子分散的铱作为反应促进剂，将它们与二甲基咪唑和氢氧化钴铁偶联。关键的创新在于这些组件的几何排列，它们以平面外的方向配置，优化了性能和效率

这种创新方法显著提高了OER活性，并表现出超低过电位。此外，由于只使用单个铱原子，它减少了贵金属的使用，并对加速反应的稳定性产生了积极影响

该研究的资深作者Ciucci表示：“我们的研究在开发高效、经济高效的OER加速技术以实现可持续氢气生产方面迈出了重要一步。通过克服当前技术的关键挑战，我们的研究结果有可能推动全球向清洁能源解决方案的转型。” More information: Jie Zhao et al, Out-of-plane coordination of iridium single atoms with organic molecules and cobalt–iron hydroxides to boost oxygen evolution reaction, Nature Nanotechnology (2024). DOI: 10.1038/s41565-024-01807-x

Journal information: Nature Nanotechnology