可切换的催化纳米界面可以延长氢气生产系统的寿命

CiQUS（圣地亚哥-德孔波斯特拉大学）的一个研究小组开发了一种可以随意开启和关闭的新型催化材料，这一突破可以显著延长氢气生产系统的寿命，使该过程更加高效和可持续。

通过水电解生产绿色氢气——利用电将水分解为氢气和氧气——是清洁能源最有前景的途径之一。然而，驱动这种反应的材料（称为电催化剂）在使用过程中往往会迅速降解。随着时间的推移，它们的活动减少，系统的效率降低，运行成本增加。

为了应对这一挑战，生物化学和分子材料研究中心（CiQUS）的研究人员设计了一种新型的混合催化剂，可以通过简单的电气调节在活性和静止状态之间切换，就像开关一样。他们的研究发表在《高级科学》杂志上。

这种新材料由嵌入中空碳纳米纤维中的微小钯纳米颗粒组成。这些管状结构不仅具有保护作用——防止颗粒聚集在一起并降解——而且在开关机制中起着积极作用。

关键创新在于催化剂的可控和可逆活化。通过将硫引入系统，研究人员创造了一个动态的化学环境，催化剂可以在两种状态之间转换。在其主动模式下，它有效地促进了氢气的生产。当它处于非活动状态时，它实际上是“暂停”的——屏蔽了随着时间的推移会降低其有效性的进程。

“我们开发了一种可以根据需要打开或关闭的催化剂，”领导这项研究的CiQUS研究员María Giménez López解释道。“这为更智能、更耐用的工业氢气生产系统打开了大门。”

切换过程是完全可逆的。催化剂可以通过施加特定的电信号重新激活，恢复其产氢能力。这实现了按需控制，延长了材料的使用寿命，并更好地利用了钯等宝贵资源。

除了这个特定的系统，研究人员认为该策略可以应用于其他类型的催化剂和反应。Giménez López补充道：“我们的研究结果表明，在不影响性能的情况下，可以延长催化剂的寿命。”。“这可能会对清洁能源技术产生真正的影响。”