微光氢能—新型氢电催化剂——“费曼”问世

作者：周佳玲

二氧化碳等温室气体排放引发的全球气候变化是人类面临的最大挑战之一。面对日益严峻的全球气候变化形势，推动绿色低碳发展已成为全人类共识。氢能资源丰富、热值高、使用无污染，被视为理想的清洁能源，是实现碳中和的重要途径。

几乎不产生碳排放的氢气即“绿氢”，电解水产氢燃料是一种有效的能源载体与利用技术。理论上绿氢才是未来真正的清洁能源，但现在我国氢气来源目前仍以煤制氢为主，占比高达62%，电解水制氢占比仅为1%，因此电解水制氢还有很大的提升空间。

电解水析出氢气和氧气作为整个反应中的两个部分，为了提高反应速率，需要分别找到合适的催化剂。近日，西南大学材料与能源学院在高效氢电催化剂研究领域取得新进展，研发出了一种新型氢电催化剂——“费曼”。

“费曼”有四大优势：一、成本低廉，目前市场上的电催化剂都是上百元一克，但是本催化剂成本价格只需要0.9元/g。二、催化活性高，可以将过电位降低至160mv。三、稳定性强，本产品采用纳米异质结结构，有效增强了催化剂的稳定性,2000 次循环后过电位仅增加6.8mv。四、制备过程绿色环保，在制备过程中没用任何污染性物质产生。

“据业内机构预测，到2060年，我国的氢气市场规模将达到8000亿左右，但我国可再生能源制氢规模却很小，‘卡脖子’问题出现在了氢能源技术上。制备氢气的方法中最绿色环保的方法是电解水制氢，电解水制氢需要消耗大量电能，而催化剂可以大大减少电能消耗，所以我们决定研发一种新型电催化剂。”团队负责人胡海这样说道。

研究团队从2019年开始构思，经过两年无数次实验失败后，才初见成效。在实验过程中，他们投入了大量的精力，常常做实验忘了时间，直到凌晨才回宿舍休息。期间也遇到了疫情期间不能返校、设备损坏等很多困难，但最后都得到了良好的解决。“我们相信所有的付出都是有回报的。”胡海说出了整个科研团队的心声。

研究人员最初选用了一种二维过渡金属二卤化物作为电催化剂。但由于该材料边缘的大部分为非活性位点，且导电性较差，故其分解应用受到了极大的限制。经过日复一日的实验探索，最终采用纳米异质结结构，大大提高了该材料的电催化性能。这项工作也为在酸性电解液中开发有前景的电催化剂提供了新的思路。

“实验证明，‘费曼’在电解水制氢中可以大大减少电能的消耗，具有较好的活性、稳定性、清洁性。”胡海表示，通过这种新型氢电催化剂，可以促进氢能技术的发展与商业化应用，为我国氢能源产业发展和碳中和目标实现作出新贡献。