韓國成均館大學開發(fā)高效氫燃料電催化劑

韓國成均館大學基礎(chǔ)科學研究所(IBS)集成納米結(jié)構(gòu)物理中心副主任Lee Hyoyoung開發(fā)了一種高效持久的新型氫燃料電催化劑，有助于提高電解氫的生產(chǎn)效率。

含有貴金屬的氧化釕(RuO2)和氧化銥(IrO2)催化劑可以用于提高氧氣產(chǎn)率，但其主要問題是長期使用的穩(wěn)定性差，并且非常昂貴。韓國大學的研究人員認為，他們已經(jīng)克服了依賴貴金屬的問題，使用鈷、鐵和微量釕制備催化劑。該研究結(jié)果發(fā)表在RSC期刊《Energy & Environmental Science》上。

共同研究者Lee Jinsun和Kumar Ashwani解釋說：“我們使用兩親性嵌段共聚物來控制單釕(Ru)原子-雙金屬合金中的靜電吸引。該共聚物有助于合成烴分子球形簇，其可溶性和不溶性的鏈段形成核心和殼層。”在這項研究中，共聚物具有獨特的化學結(jié)構(gòu)，能夠合成單原子釕合金，該合金存在于被有缺陷的多孔石墨化碳殼包圍的鈷-鐵(Co-Fe)金屬復(fù)合材料的頂部。

該研究小組發(fā)現(xiàn)，在Co-Fe合金合成過程中，表面會吸附氧，這些預(yù)吸附的氧會在氧生成反應(yīng)過程中使中間體OOH穩(wěn)定，從而提高了“催化反應(yīng)的效率”。在這一新發(fā)現(xiàn)之前，研究人員對預(yù)吸附的表層氧沒有給予太多關(guān)注。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在750 ℃的氬氣中退火 4 h是制氧工藝的理想條件。除此之外，主體金屬表面上的單釕原子會降低產(chǎn)生氧的能壘，協(xié)同提高了氧氣釋放的效率。采用這種方法顯著改善了氫燃料電催化劑的效率和成本。