跳动城乡网随着世界正在从基于化石燃料的能源经济转型，许多人押注氢将成为主要的能源货币。但是，在不使用化石燃料的情况下生产“绿色”氢尚不可能达到我们所需的规模，因为它需要铱这种极其稀有的金属。
在5月10日发表在《科学》杂志上的一项研究中，日本RIKEN可持续资源科学中心(RS)的RyuheiNakamura领导的研究人员报告了一种新方法，该方法可将反应所需的铱量减少95%，且不改变反应速率。氢气生产。这一突破可能会彻底改变我们生产生态友好型氢的能力，并有助于开创碳中性氢经济。
世界上70%的地区被水覆盖，氢是真正的可再生能源。然而，从水中提取氢气的规模仍无法与基于化石燃料的能源生产相媲美。目前全球能源产量接近18太瓦，这意味着在任何特定时刻，全球平均发电量约为18万亿瓦。对于替代化石燃料的绿色能源生产方法，它们必须能够达到相同的能源生产速度。
从水中提取氢气的绿色方法是需要催化剂的电化学反应。该反应的最佳催化剂(产生最高速率和最稳定的氢气生成的催化剂)是稀有金属，其中铱是最好的。但铱的稀缺是一个大问题。
“铱非常稀有，以至于将全球氢产量扩大到太瓦规模估计需要40年的铱，”共同第一作者ShuangKong说。
RIKENRS的生物功能催化剂研究团队正在尝试绕过铱瓶颈，寻找其他长时间高速生产氢气的方法。从长远来看，他们希望开发基于常见地球金属的新型催化剂，这将是高度可持续的。
事实上，该团队最近成功地使用一种氧化锰作为催化剂，将绿色氢的生产稳定在相对较高的水平。然而，以这种方式实现工业水平生产还需要数年时间。
“我们需要一种方法来弥合稀有金属和普通金属电解槽之间的差距，以便我们能够在多年内逐步过渡到完全可持续的绿色氢，”中村说。目前的研究正是通过将锰与铱结合来实现这一点。
研究人员发现，当他们将单个铱原子散布在一块氧化锰上，使它们彼此不接触或结块时，质子交换膜(PEM)电解槽中的氢气生成速度与使用时相同。单独使用铱，但铱含量减少了95%。
使用新型催化剂，可以连续生产超过3,000小时(约四个月)的氢气，效率高达82%，且不会出现性能下降。“氧化锰和铱之间意想不到的相互作用是我们成功的关键，”合著者李爱龙说。“这是因为这种相互作用产生的铱处于稀有且高度活跃的+6氧化态。”
中村认为，使用新催化剂实现的氢气生产水平具有立即投入使用的巨大潜力。“我们希望我们的催化剂能够轻松转移到实际应用中，”他说，“这将立即提高当前PEM电解槽的容量。”
该团队已开始与工业合作伙伴合作，他们已经能够改进最初的铱锰催化剂。展望未来，RIKENRS研究人员计划继续研究铱和氧化锰之间的特定化学相互作用，希望进一步减少所需的铱含量。
同时，他们将继续与工业合作伙伴合作，并计划在不久的将来在工业规模上部署和测试新催化剂。
