美國斯坦福大學研究人員日前發(fā)明了一種低成本水分離器，陰陽電極均采用同種催化劑氧化鎳—鐵，可一周七天每天24小時用水生產氫氣和氧氣，為交通和工業(yè)領域提供清潔、可再生的氫能源。該研究成果刊登在近日出版的《自然·通訊》雜志上。
這項研究的共同作者、斯坦福大學副教授崔毅（音譯）說：“這種使用單一催化劑的低壓分離器，可連續(xù)工作200多小時分解水產生氫和氧，這是一個創(chuàng)世界紀錄的性能。”
氫氣是一種無排放的清潔能源，但是需要通過天然氣大規(guī)模制取，而天然氣這種化石燃料會導致全球變暖。科學家一直試圖開發(fā)一種從水中提取純氫的廉價方式。
傳統(tǒng)的水裂解裝置主要由兩個電極浸沒于水性電解質。目前低壓電流應用于電極催化水分子分離，一個電極釋放氫氣，另一個電極釋放氧氣。每個電極用不同的催化劑，通常是鉑和銥這兩種稀有且昂貴的金屬。
2014年，斯坦福大學化學家戴宏杰（音譯）開發(fā)出一種由一節(jié)普通的1.5伏電池運行，由鎳和鐵制成的分解水的廉價分離器。新研究將此技術進一步推進。研究人員表示，新型水分離器的獨特性在于，兩個電極使用同一種催化劑即氧化鎳—鐵。這種雙功能催化劑可以連續(xù)分解水超過一周，只需1.5伏穩(wěn)定電壓，在室溫下將水分離效率推高到82%。
據(jù)物理學家組織網報道，研究人員使用鋰離子電池技術找到了這個能同時驅動兩極的低成本催化劑。為了找到適合兩個電極的催化材料，他們借用在電池研究中被稱為由鋰技術引導的電化學調整，以化學方式將金屬氧化物催化劑變成小顆粒，使得催化劑具有了更好的導電性和穩(wěn)定性。
在常規(guī)水分離器里，氫和氧的催化劑往往需要不同pH值的電解質，為了分解水，需要分開兩個電解質，這樣會增加裝置的成本。而現(xiàn)在使用同種催化劑的水分離器可用統(tǒng)一的pH值電解液高效運行。催化劑氧化鎳—鐵既便宜又易生產，還比貴金屬催化劑更穩(wěn)定。
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