目前大规模制氢方式多使用转换效率高的天然气制氢法,但科学家仍希望未来能朝绿能制氢迈步,为此目标加拿大多伦多大学近期利用铜、镍和铬制成低成本催化剂,还成功从中性溶液中分解氢与氧,盼可为电化学水分解制氢铺平道路。
电化学水分解制氢是一项备受关注的绿能制氢方式,人们可运用再生能源电力与该技术来制造氢气与氧气,最后再将氢气用氢燃料电池或是产生热能来供暖,因此为研发出更高效与便宜的制氢设备,各国科学家正如火如荼研发催化剂。
其中催化剂可以降低电解水所需的电量,若要提升转换效率与制氢速度,也必须仰赖更高效的催化剂,只不过现在的研究多采用铂来当作催化剂材料,不仅成本高昂,它也得在酸性溶液中才能有效运作。多伦多大学电机系教授 Ted Sargent 表示,目前还需要进一步提高电化学水分解制氢转换效率,而且还必须降低成本与延长设备寿命。
而多伦多大学团的队新型催化剂是由铜、镍和铬组成,这些材料都比铂还要便宜、地壳含量也相当丰富,论文共同主要作者 Cao-Thang Dinh 表示,新催化剂也可以在中性溶液运作,这让新催化剂能用于其他领域。
基本上传统催化剂只能在酸性溶液中运作,不能运用海水或是自来水等来源较丰富的水资源,Dinh 指出,若要用海水来分解出氢与氧,科学家得先耗费大量能源进行海水淡化,新型催化剂则可帮助科学家省下这些成本。
虽然说该催化剂的制氢效率仍不及铂等材料制成的催化剂,但研究员表示,要成功从中性溶液中分解氢气本来就很难,这个就很像是在烈日下刻冰雕一样,而新型催化剂是目前已知表现最好的材料。根据团队在《Nature Energy》发表的论文,催化剂在 pH7 溶液与每平方公分 10mA 电流密度下,过电位可达 48mV。
先前澳洲昆士兰科技大学也成功运用钴、氧化镍与些许金奈米粒子打造便宜与高效的催化剂,随着各国科学家不断投入研究,说不定未来真的能制造出成本低、转换效率高又可在中性溶液运作的催化剂,这样一来绿能制氢法将能取代传统的天然气制氢,加速各国能加速朝氢能社会或是永续社会的步伐。
- Low-cost catalyst from U of T Engineering boosts hydrogen production from water
(本文由 EnergyTrend 授权转载;图片来源:多伦多大学)