韩国UNIST开发出新型制氢催化剂

 近日，韩国蔚山科技大学（UNIST）宣布，自然科学部化学科的杰出教授金光洙（音译）带领的研究团队采用贵金属铂开发出生产氢燃料的催化剂，催化活性提高了100倍。该项研究成果已于日前发表在能源领域的权威杂志《自然能源》（Nature Energy）7月30日的网络版上。

煤炭和石油等化石燃料在燃烧时会释放出大量二氧化碳气体，加剧地球温室效应；而氢气与空气中的氧气反应，就会发电，并生成水，是一种清洁可再生能源。不过，由于氢气生产技术成本高昂，目前并未得到普及。

为了获得氢气，典型的方法是将水电解，生成氧气和氢气，这就是“水电解反应”。这种反应需要催化剂，目前主要采用贵金属铂，但由于铂的储量有限，较为稀缺，价格也居高不下。因此，需要采用可以替代贵金属铂的其他新材料，这也正是氢能领域目前的研究焦点所在。

金光洙教授带领的超功能性物质研究团队一直致力于寻找高效氢气制备方法，Tiwari、Sultan等研究人员将碳纳米管（CNT）上引入氮，并涂覆上极微量的铂，由此开发出新型的制氢催化剂。

正如竹节一样，这种纳米管内部填充了钴、铁、铜金属的纳米粒子。这些成分相互作用后，提高了铂的性能，由此提升了氢气生产的活性。原来铂表面捕捉氢的能量很低，水分解产生的氢原子相互碰撞就会形成氢气。对此，河美兰（音译）研究员表示，新开发的催化剂中，各种成分相互作用，可以提高铂的性能，捕捉氢的能量近乎为零，可以极大地提高氢气生成效率。

明昌宇（音译）研究员模拟了铂原子与铂纳米团簇存在下的催化活性。模拟结果显示，铂原子与铂团簇混合时，催化剂表面的导电性增大，氢气生成效率显著增加，这是一种全新的科学现象。根据这一模拟结果进行预测，催化剂复杂的表面上可以观察到原子构造，通过证实模拟的准确性，也可以显著提高催化剂的活性。

金光洙教授表示，此次研究的重要性在于开发了一种大幅提高氢气生产效率的全新催化剂，通过模拟并解析该物质，设计出制氢性能最佳的催化剂，也提出了具体的研究方向。困扰氢气能源产业多年的铂的经济性和效率问题也有望得到彻底解决。