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電解水製氫法備受關注,新型催化劑更可在中性溶液運作
2018-12-13   |  作者:daisychuang  |  48瀏覽人次

目前大規模製氫方式多使用轉換效率高的天然氣製氫法,但科學家仍希望未來能朝綠能製氫邁步,為此目標加拿大多倫多大學近期利用銅、鎳和鉻製成低成本催化劑,還成功從中性溶液中分解氫與氧,盼可為電化學水分解製氫鋪平道路。

電化學水分解製氫是一項備受關注的綠能製氫方式,人們可運用再生能源電力與該技術來製造氫氣與氧氣,最後再將氫氣用氫燃料電池或是產生熱能來供暖,因此為研發出更高效與便宜的製氫設備,各國科學家正如火如荼研發催化劑。

其中催化劑可以降低電解水所需的電量,若要提升轉換效率與製氫速度,也必須仰賴更高效的催化劑,只不過現在的研究多採用鉑來當作催化劑材料,不僅成本高昂,它也得在酸性溶液中才能有效運作。多倫多大學電機系教授 Ted Sargent 表示,目前還需要進一步提高電化學水分解製氫轉換效率,而且還必須降低成本與延長設備壽命。

而多倫多大學團的隊新型催化劑是由銅、鎳和鉻組成,這些材料都比鉑還要便宜、地殼含量也相當豐富,論文共同主要作者 Cao-Thang Dinh 表示,新催化劑也可以在中性溶液運作,這讓新催化劑能用於其他領域。

基本上傳統催化劑只能在酸性溶液中運作,不能運用海水或是自來水等來源較豐富的水資源,Dinh 指出,若要用海水來分解出氫與氧,科學家得先耗費大量能源進行海水淡化,新型催化劑則可幫助科學家省下這些成本。

雖然說該催化劑的製氫效率仍不及鉑等材料製成的催化劑,但研究員表示,要成功從中性溶液中分解氫氣本來就很難,這個就很像是在烈日下刻冰雕一樣,而新型催化劑是目前已知表現最好的材料。根據團隊在《Nature Energy》發表的論文,該催化劑在 pH7 溶液中與每平方公分10 mA 電流密度下,過電位可達到 48mV。

先前澳洲昆士蘭科技大學也成功運用鈷、氧化鎳與些許金奈米粒子打造便宜與高效的催化劑,隨著各國科學家不斷投入研究,說不定未來真的能製造出成本低、轉換效率高又可在中性溶液運作的催化劑,這樣一來綠能製氫法將能取代傳統的天然氣製氫,加速各國能加速朝氫能社會或是永續社會的步伐。

(圖片來源:多倫多大學。文/DaisyChuang)

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