KRISS （AEM）碱性电解槽的高效的非贵金属催化剂

摘要：通过水电解生产的绿色氢气是下一代环保能源，因为它在生产过程中不会产生二氧化碳等污染物。催化剂在水电解过程中起着至关重要的作用，将水分解成氢气和氧气。绿色氢气生产的效率在很大程度上取决于这些催化剂的性能。因此，绿色氢气的商业化取决于开发能够长时间保持高性能的高性

通过水电解生产的绿色氢气是下一代环保能源，因为它在生产过程中不会产生二氧化碳等污染物。催化剂在水电解过程中起着至关重要的作用，将水分解成氢气和氧气。绿色氢气生产的效率在很大程度上取决于这些催化剂的性能。因此，绿色氢气的商业化取决于开发能够长时间保持高性能的高性价比催化剂。

▲ 阴离子交换膜（AEM）水电解催化剂开发背后的研究人员

（左起：首尔大学博士后研究员 Jun Sang Eon 博士、KRISS首席研究员 Park Sun Hwa 博士、KRISS高级研究员Kwon Ki Chang博士、KRISS首席研究员LEE SOO HEYONG博士）

韩国的 R esearchers 成功开发了一种新材料，可在降低成本的同时显著提高绿色氢气生产的效率。

韩国标准与科学研究院（KRISS）开发了一种用于阴离子交换膜（AEM）水电解的高性能贱金属催化剂。这种新开发的催化剂不仅比贵金属基替代品更实惠，而且表现出卓越的性能，使绿色氢的商业化更近了一步。

* AEM 水电解：在各种水电解方法中，AEM 电解作为下一代技术备受关注。理论上，它允许使用具有成本效益的非金属催化剂来生产大量氢气。

目前，AEM 水电解系统主要依赖于铂（Pt）和铱（Ir）等贵金属催化剂。然而，这些材料的高成本和易降解性大大增加了制氢的成本。为了克服这一挑战，开发耐用且经济实惠的贱金属催化剂至关重要。

▲ KRISS 开发的 AEM 水电解催化剂

KRISS 新兴材料计量小组通过将少量钌（Ru）引入具有镍钼（MoO 2-Ni4Mo）结构的二氧化钼中，成功开发了贱金属催化剂。虽然二氧化钼具有高导电性，但由于在碱性环境中降解，其作为水电解催化剂的使用受到限制。

通过全面的结构分析，研究人员确定二氧化钼上的氢氧根离子（OH-）吸附是降解的主要原因。基于这些发现，他们设计了一种以最佳比例掺入钌以防止二氧化钼降解的方法。所得的钌纳米颗粒尺寸小于 3 纳米，在催化剂表面形成一层薄层，防止降解并提高耐用性。

性能评估表明，与现有商业材料相比，新开发的催化剂的耐久性是其四倍，活性是其六倍以上。此外，当与钙钛矿-硅串联太阳能电池集成时，催化剂实现了 22.8% 的显着太阳能制氢效率，凸显了它与可再生能源的强大兼容性。

催化剂在盐水中也表现出高活性和稳定性，可生产高质量的氢气。预计这种能力将显著降低与海水淡化相关的成本。

▲ 研究人员使用新开发的催化剂作水电解系统

KRISS 新兴材料计量小组的首席研究员 D r. Sun Hwa Park 评论道：“目前，生产绿色氢气需要纯净水，但使用实际的海水可以大大降低与海水淡化相关的成本。我们计划继续在这一领域进行研究。

他的研究得到了 KRISS MPI 实验室计划的支持，并与首尔国立大学的 Ho Won Jang 教授团队和韩国材料科学研究所的 Sung Mook Choi 博士的团队合作进行。研究结果发表在化学工程领域的领先期刊《Applied Catalysis B： Environmental and Energy》（IF：20.2）7月版上。