摘要：析氧反应涉及一系列复杂且缓慢的电子转移步骤，极大地降低了水分解过程的效率，进而影响其成本效益。鉴于此，科学家正积极探索加快析氧反应的新方法。

德国马克斯·普朗克研究所的科学家们研制出一种独特的拓扑手性晶体，并将其用作了电解水制氢过程中的催化剂。

通过操控该晶体内电子自旋，科学家将水解制氢效率提升了200倍。相关论文发表于最新一期《自然·能源》杂志。

作为一种清洁燃料，氢气来源丰富、能量密度高，可替代化石燃料，用于运输、发电等多个领域。

但是，目前99%的氢气来源于化石能源重整，这一过程会排放出大量二氧化碳。

电解水制氢技术通过将水分子分解为氢气和氧气来生产清洁的氢气，无疑是一条极具前景的绿色能源之路。

不过，水解制氢也面临不小的挑战。其中，析氧反应（OER）便是制约其效率提升的“绊脚石”。

析氧反应涉及一系列复杂且缓慢的电子转移步骤，极大地降低了水分解过程的效率，进而影响其成本效益。鉴于此，科学家正积极探索加快析氧反应的新方法。

最新研究中，科学家设计出了一种由铑、硅、锡和铋等多种元素组成的拓扑手性晶体。这些晶体具有独特的左手或右手原子排列，这使得它们能够以特定的方式与光和其他手性分子相互作用。而且，这一晶体的独特组成能高效地操控晶体内电子的自旋。

马克斯普朗克固体化学物理研究所首席研究员Xia Wang博士说：“这些晶体本质上是量子机器。”

这些晶体的独特量子特性使得电子在水分解过程中更有效地向氧气生成位置移动，有助于加速氧气释放反应，从而成功实现水分解。

电子转移速度的加快显著提高了整体反应速率，与利用传统催化剂相比，新催化剂的加入将水分解过程的效率提高了200倍。

“目前我们的催化剂仍然含有稀有元素，但我们相信，基于我们的设计方案，我们很快就会设计出高效且可持续的催化剂。”论文作者之一Binghai Yan教授补充道

这一发现有望推动能源行业的发展，通过提高氢气生产效率，用清洁、可再生能源为家庭、车辆和工业提供动力。

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来源：湖北电视台-说科技