已發現一種廉價材料可以取代水電解中的銥，產生氫氣

西班牙各研究所的研究人員合作，成功開發出一種電極，其陽極不使用稀土元素銥，但可成功用於水分解以獲得氫氣和氧氣。

氫有潛力成為一種無碳綠色燃料，有一天甚至可以讓飛機飛行。然而，目前的氫氣生產方法依賴化石燃料並導致碳排放。

為此，世界各地的研究人員一直致力於開發無污染的氫氣生產方法。質子交換膜 (PEM) 電解水方法已實現高效率。透過使用更清潔的電力為設備提供動力，還可以產生綠色氫氣。

電極也有缺點，因為反應中使用的催化劑（例如銥）在地球上極為稀有。因此，西班牙研究人員渴望找到合適的替代品，使無銥電解槽成為現實。

研究團隊

電解是一個複雜的反應，氫氣的產生發生在高酸性環境。在低pH值和高電位的條件下，金屬不穩定，容易溶解在反應中，不再作為催化劑。

另一方面，氧化銥在酸性環境中表現出高穩定性，同時保持高水平的活性，使其成為 PEM 電解槽的首選金屬。

先前對無銥催化劑的研究使研究人員轉向了錳和鈷氧化物等材料。然而，這些材料在規模化方面的表現並不令人滿意，因此不適合廣泛部署。

問題是銥極為稀有，估計每年僅生產 7.5 噸。因此，如果我們想實現經濟方便的水電解過程，絕對需要更換電極中的銥。我們需要找到一種降低成本的方法來方便氫氣生產。

ICFO 光子科學研究所教授 F. Pelayo García de Arquer 領導的研究人員希望開發一種基於鈷的催化劑，因為鈷的供應量非常豐富。然而，由於先前該方法的失敗，研究人員採用了一種創新的不同方法。

「我們設計了一種新材料，其結構中積極包含反應成分（水及其碎片），」加西亞·德·阿奎爾在一份新聞稿中解釋道。

該團隊使用了一種稱為分層的工藝，其中一些材料被水取代，使鈷催化劑比以前更堅固。

García de Arquer 補充道：“我們發現，可以在催化劑結構中加入水，以在這些惡劣條件下保護催化劑，從而能夠在高電流密度下穩定運行，這對工業應用非常重要。”

團隊使用鈷鎢氧化物（CoWO4 或 CWO），並用水取代晶格結構中的氧化鎢。然後，該催化劑在電解過程中用於陽極電極，結果發現比以前的鈷基催化劑具有更好、更穩定的性能。

這是因為氧化鎢的去除留下了一個孔，該孔被水和氫氧根離子填充。這可以防止鈷溶解在反應中並保護其穩定性。該催化劑運行了 600 多個小時，打破了該材料先前創下的記錄。

這與市售質子交換膜的穩定性相去甚遠，但這項工作讓研究人員希望他們將來能夠與更合適的候選者合作。

「如果有必要，我們會查看整個元素週期表。我們將與他們一起探索和測試我們在研究中報告的設計催化劑的新策略，」加西亞·德·阿奎爾在新聞稿中說。

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