新型催化剂保护层可提高使用寿命和性能

绿氢是使用环保方法生产的氢燃料。电解水是生产绿色氢的主要方法之一。在这里，使用太阳能电池板或风能等可再生能源产生的电能用于驱动电化学电池中的水分解反应以产生氢气和氧气。

然而，这种反应需要使用昂贵的催化剂，这增加了绿色氢的成本，使其不可行。在阳极使用镍铁(Ni-Fe)催化剂是一种可能的解决方案，但由于水分解电池阳极释放的氧气，这些催化剂往往会腐蚀并失活。

为了解决这个问题，韩国光州科学技术学院JaeyoungLee教授领导的研究小组为Ni-Fe催化剂创造了一个保护层，可以延长其寿命和性能。

据Lee教授介绍，“Ni-Fe催化剂的主要失活途径是Fe在水分解电池的放氧阳极处的溶解。因此，我们开发了一种含有四苯基卟啉(TPP)的Ni-Fe基催化剂保护层。TPP层能够最大限度地减少析氧反应过程中Fe的溶解，从而提高催化剂的寿命和性能。”

他们的研究发表在AngewandteChemie上。

研究团队发现，TPP层能够通过在催化剂周围形成非极性区域来保护Ni-Fe催化剂，从而显着减缓和减少催化剂中不稳定铁原子的溶解。还发现TPP保护层增加了Fe原子在催化剂上的再沉积。这两种效应相结合，增加了Ni-Fe催化剂的寿命。研究人员发现，TPP保护的Ni-Fe催化剂能够长时间维持高产氢量。

“水分解提供了一种解决方案，可以实现巴黎气候协定到2050年实现碳中和的目标，因为电解水在生产氢气的同时不会排放二氧化碳。但是使用电解水生产氢气的价格仍然太高。这研究可以通过使用带有保护层的镍和铁等廉价非贵金属材料来帮助我们降低成本。这可以为我们所有人带来更可持续的未来，”李教授总结道。