新催化剂示意图。图片来源：蔚山科学技术院
科技日报记者 刘霞
韩国科学家利用钌、硅和钨等，开发出一种新型双功能水电解催化剂。与传统的铂或铱催化剂相比，新催化剂有望以更具成本效益且环境友好的方式，稳定高效生产高纯度绿氢。相关研究论文发表于新一期《先进材料》杂志。
研究团队指出，尽管经过数十年的深入研究，用于酸性水分解的催化剂仍然依赖铂和铱等金属。这些金属稀缺、昂贵且可持续性差。与铂和铱相比，钌的生产成本和温室气体排放量都相对较低，因此备受关注。但在酸性条件下，钌金属催化剂对析氢反应的活性相对较低，对析氧反应的稳定性也较低，商业应用面临困难。
在最新研究中，蔚山科学技术院和韩国科学技术院的联合团队，在钌原子周围掺杂钨和硅，开发出一种基于钌、硅和钨的双功能新型催化剂。通过提高质子在催化剂表面的吸附强度，催化剂的反应能力得以快速提升。与市售的铂催化剂相比，新催化剂具有更高的析氢反应活性。而且，新催化剂即使在高腐蚀酸性环境中也表现出非凡的耐用性。
此外，厚度为5到10纳米的钨薄膜保护了钌的催化位点，提高了其稳定性。研究团队使用酸度为0.3的酸性电解质，将10毫安电流注入1平方厘米电极内。结果显示，即使运行100小时后，新催化剂的性能仍稳定如初。
研究人员表示，这种三元素催化剂的开发意义重大，因为它有可能同时取代昂贵的铂和铱，来生产高纯度绿氢。