中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)6月6日消息，該?？蒲腥藛T在電解水制氫研究中出妙招——巧妙設(shè)計(jì)出遍布針尖的“松球結(jié)構(gòu)”催化劑，在保持制氫效果不變情況下，與商業(yè)鉑碳催化劑相比，鉑金屬的用量僅約原來的七十五分之一。

相關(guān)成果近日在線發(fā)表在《自然·能源》上。

氫能作為一種高效清潔可再生能源是當(dāng)前各界關(guān)注的熱點(diǎn)，電解水制氫由于零污染、零排放的優(yōu)勢而受到越來越多研究者注意。如何制出新型價(jià)廉高效催化劑成為關(guān)鍵一環(huán)。

目前按照傳統(tǒng)方式制造的鉑催化劑，催化過程一般發(fā)生在催化劑表面，表層鉑原子“忙得團(tuán)團(tuán)轉(zhuǎn)”，內(nèi)層鉑原子卻“無所事事”。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)宋禮教授和江俊教授課題組合作，將之前扁平催化劑局限在二維平面反應(yīng)改造成三維立體反應(yīng)，形成一個表面滿是針尖的“球”，每個針尖都是一個單原子鉑，保證每個鉑原子都在“生產(chǎn)一線”，使其“無法偷懶”。

江俊表示，理論模擬發(fā)現(xiàn)，彎曲的球面會在尖端鉑原子處形成非常強(qiáng)的局域電場，相當(dāng)于給鉑原子腳上加了一個加速履帶，可以進(jìn)一步增強(qiáng)催化效率。

測試結(jié)果表明，當(dāng)電解溶液中的反應(yīng)物通過一顆顆的表面遍布針尖的“松球結(jié)構(gòu)”時，形成氫氣的速率大大增加。宋禮說：“在產(chǎn)氫量相同的情況下，我們設(shè)計(jì)的催化劑只需要一份鉑，而傳統(tǒng)商業(yè)鉑碳催化劑則需要約七八十份，很大程度上降低了催化劑成本?！?/p>

據(jù)科研人員介紹，鉑金屬在電化學(xué)制氫反應(yīng)中擁有很重要的地位，這一研究最大限度地減少鉑用量且并未影響制氫效果，有望實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。

（原標(biāo)題 中國學(xué)者水制氫有妙招 針尖讓催化劑原子“無法偷懶”）