中科院大連化物所合成出強酸條件下長壽命廉價電解水催化劑
近日，大連化物所韓洪憲研究員和李燦院士團隊與日本理化學研究所合作，研發出一種可在強酸條件下長壽命電催化分解水的廉價電催化劑，有望在大規模可再生能源制氫技術中應用。相關研究成果發表在《德國應用化學》上。
將太陽能轉化為俗稱「液態陽光」的「太陽燃料」，是應對未來化石燃料枯竭和氣候變化的重要可再生能源策略。近年來，太陽能等可再生能源發電逐步成為大規模發電技術。利用光伏發電驅動電解水（PV-E）制氫，是目前最有希望的大規模利用可再生能源的制氫技術。在眾多電解水技術中，質子交換膜（PEM）電解水技術受到廣泛關注。但是，PEM電解水技術在強酸條件下工作，大部分催化劑不穩定。目前，只有貴金屬銥（Ir）能在PEM酸性環境下穩定工作，這極大限制了PEM 電解水技術的大規模應用。因此，開發能夠取代貴金屬的廉價、高效、穩定的電解水催化劑，對發展大規模低成本PEM電解水制氫技術尤為關鍵。
研究團隊長期致力於光催化、光電催化和電催化分解水制氫技術研究及催化劑的開發。研究人員基於前期的探索發現了γ-MnO2（γ型二氧化錳）在特殊電位窗口範圍內，可實現強酸條件下穩定電催化水分解，並實現了8000多小時的長壽命工作。在此基礎上還利用原位光譜電化學等方法，系統研究了這種催化劑在強酸性條件下電催化水分解反應的機理。
γ-MnO2非貴金屬電催化劑可以實現在強酸條件下長壽命分解水，為發展廉價、穩定、高效的分解水制氫催化劑開啟了新的思路。