再生能源可減少有害排放，減少對化石燃料的依賴並提高效率。然而，許多清潔能源技術仍然昂貴，因為它們依賴鉑族金屬 (PGM) 等昂貴的材料，並且需要有效的方法來儲存能量以供以後使用。
聖路易斯華盛頓大學的研究人員正在研究一種可能的解決方案。麥凱維工程學院能源、環境和化學工程教授吳剛領導的團隊開發了一種專為陰離子交換膜水電解槽（AEMWE）設計的新型催化劑。該技術利用再生能源的電力將水分解為氫氣和氧氣，在此過程中產生清潔的氫燃料。
新型無鉑氫催化劑
吳的團隊專注於替代氫氣生產系統中常用的昂貴鉑材料。他們的方法利用陽光、風或水產生的可再生電力將氫氣從水分子中分離出來。
「從水到氫是一種非常理想的方式，我們可以為不同的應用儲存能量，」吳說。 “氫本身可以用作能源載體，可用於不同的化學和製造行業。”
為了製造催化劑，研究人員使用了磷化錸（Re2P）和磷化鉬（MoP）。這兩種材料共同創造了一種高效的複合材料，改善了氫提取過程。錸成分有助於在催化劑表面結合和釋放氫，而鉬則加速鹼性電解質中水的分解。
清潔能源的可持續績效
研究團隊將新型催化劑與鎳鐵陽極配對，發現該系統的性能優於最先進的陰極，包括基於 PGM 材料的陰極。據吳介紹，該催化劑在工業級電流密度為每平方厘米1至2安培的情況下也能運作超過1000小時。因此，它是迄今為止為陰離子交換膜水電解槽開發的最耐用的無鉑陰極之一。
Wu 說：「我們的研究結果使我們能夠簡化在催化劑/電解質界面設計氫鍵網絡的關鍵任務，以設計高效、低成本的 AEMWE。」 “我們的催化劑在研究的電位範圍內表現出最低的電阻，這表明所研究的催化劑中氫吸附動力學最快。這些新獲得的性能和耐乾性指標使我們的催化劑成分在陰離子交換器中最久的性能組件。
大規模氫氣生產的潛力
儘管實驗是在實驗室規模進行的，但研究人員計劃繼續研究該技術是否可以擴展到工業用途。
這項工作由聖路易斯華盛頓大學 G. Wu 啟動基金資助。
