寿命超8000小时 国内开发出电解水制氢廉价催化剂

4月1日，中国科学院大连化学物理研究所官网消息显示，催化基础国家重点实验室、太阳能研究部韩洪宪研究员、李灿院士团队与日本理化学研究所（RIKEN）Ryuhei Nakamura教授研究团队合作，在酸性条件下非贵金属电催化分解水研究方面取得新进展，相关研究成果发表在《德国应用化学》（Angew. Chem.Int.Ed.）上。

将太阳能转化为俗称“液态阳光”的“太阳能燃料”，是应对未来化石燃料枯竭和气候变化的重要可再生能源策略。近年来，太阳能等可再生能源发电逐步成为最为廉价的发电技术，利用光伏发电驱动电解水（PV－E）制氢，也被视为目前最具可行性的大规模可再生能源制氢技术之一。

在众多电解水技术中，质子交换膜（PEM）电解水技术受到广泛关注。但在强酸条件下工作，该技术中大部分催化剂不稳定，只有贵金属IrOx能在PEM酸性环境和阳极极化条件下稳定分解水，极大地限制了PEM电解水技术的大规模应用。

因此，开发能够取代贵重金属Ir的廉价、高效、酸性稳定的析氧（OER）催化剂，对发展PV－PEM大规模制氢技术尤为重要。

中科院大连化物所研究团队中的太阳能研究部，长期从事光催化、光电催化和电催化分解水技术研发。在开发工作中，科研人员发现γ－MnO2在特殊电位窗口范围内，可实现酸性条件下稳定的水分解性能，并实现超8000小时的稳定性测试。

合作研究团队利用原位光谱电化学等分析方法，系统地研究了γ－MnO2在酸性条件下电催化水氧化反应的活性、稳定性等问题，确定了γ－MnO2酸性条件下分解水的活化、水氧化反应和腐蚀失活反应的三种电势相关性。

实验表明，控制电解水反应在一定的OER电位窗口范围内进行是γ－MnO2在酸性条件下稳定工作的一个必要条件。这一工作为发展能够取代IrOx的过渡金属基的廉价、稳定高效的OER电催化剂提供了新的思路。

目前，该工作已获得国家自然基金委项目、科技部重点研发计划纳米科技专项、RIKEN国际项目助理研究计划（IPA）等资助。

（来源：OFweek氢能网）