東京工業大學發現可用于制氫的新電催化劑材料 成本低/效率高

化石燃料不僅是不可再生能源，而且是全球變暖和空氣污染的主要原因之一，因此許多科學家將希望寄托在氫燃料上。氫氣是一種清潔燃料，能量密度非常高，但如何有效地產生大量氫氣仍是一項艱巨的技術挑戰。

(來源:東京工業大學)

水分解是最常用的制氫方法之一。在這一過程中，鉑、釕、銥等貴金屬制成的催化劑性能優異，但成本過高。問題是，在關鍵的析氧反應(OER)中，如果使用由富金屬制成的電催化劑，效率太低。

據國外媒體報道，東京工業大學的科學家發現了一種電催化劑材料——cafe 2 o 4，這種材料可以被水分解，而且性價比非常高。在OER反應中，氧化鐵的性能是平坦的，但之前的研究表明，與其他金屬結合后，其性能可以提高到實用水平。研究人員藍澤優希·菅川博士說:“我們希望通過與其他鐵基雙金屬氧化物的比較，揭示CaFe2O4的潛力，并闡明促進其OER活性的關鍵因素。”

研究小組測試了六種鐵基氧化物，包括CaFe2O4。結果表明，CaFe2O4的OER性能遠高于其他雙金屬電催化劑，甚至高于常用的氧化銥。此外，測試表明這種材料經久耐用，經過測試循環后結構和組成沒有明顯變化，CaFe2O4電極在電化學電池中的性能仍然很高。

為了了解這種電催化劑表現優異的原因，科學家們利用密度泛函理論進行計算，發現了一種非常規的催化機理。這表明CaFe2O4為氧鍵的形成提供了能量可行的途徑，氧鍵的形成是OER的限制性步驟。雖然還需要更多的理論計算和實驗來證實，但結果表明多個鐵位點之間的近距離起了關鍵作用。

菅原博士說，新發現的OER電催化劑將帶來根本性的變化。“CaFe2O4有很多優點，比如容易合成，成本低，對環境影響小。它有望成為一種很有前途的分解水的OER電催化劑，為開發能量轉換設備開辟了一條新途徑。此外，在CaFe2O4中發現的新的OER增強機制可以用于其他有用催化劑的工程設計。”化石燃料不僅是不可再生能源，而且是全球變暖和空氣污染的主要原因之一，因此許多科學家將希望寄托在氫燃料上。氫氣是一種清潔燃料，其能量密度非常高，但如何有效地產生大量氫氣仍然是一項艱巨的技術挑戰。

(來源:東京工業大學)

水分解是最常用的制氫方法之一。在這一過程中，鉑、釕、銥等貴金屬制成的催化劑性能優異，但成本過高。問題是，在關鍵的析氧反應(OER)中，如果使用由富金屬制成的電催化劑，效率太低。

據國外媒體報道，東京工業大學的科學家發現了一種電催化劑材料——cafe 2 o 4，這種材料可以被水分解，而且性價比非常高。在OER反應中，氧化鐵的性能是平坦的，但之前的研究表明，與其他金屬結合后，其性能可以提高到實用水平。研究人員藍澤優希·菅川博士說:“我們希望通過與其他鐵基雙金屬氧化物的比較，揭示CaFe2O4的潛力，并闡明促進其OER活性的關鍵因素。”

研究小組測試了六種鐵基氧化物，包括CaFe2O4。結果表明，CaFe2O4的OER性能遠高于其他雙金屬電催化劑，甚至高于常用的氧化銥。此外，測試表明這種材料經久耐用，經過測試循環后結構和組成沒有明顯變化，CaFe2O4電極在電化學電池中的性能仍然很高。

為了了解這種電催化劑表現優異的原因，科學家們利用密度泛函理論進行計算，發現了一種非常規的催化劑……c機制。這表明CaFe2O4為氧鍵的形成提供了能量可行的途徑，氧鍵的形成是OER的限制性步驟。雖然還需要更多的理論計算和實驗來證實，但結果表明多個鐵位點之間的近距離起了關鍵作用。

菅原博士說，新發現的OER電催化劑將帶來根本性的變化。“CaFe2O4有很多優點，比如容易合成，成本低，對環境影響小。它有望成為一種很有前途的分解水的OER電催化劑，為開發能量轉換設備開辟了一條新途徑。此外，在CaFe2O4中發現的新的OER增強機制可以用于其他有用催化劑的工程設計。”

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