突破性的发现实现了经济高效且环保的绿色氢气生产

一项突破性的技术已经开发出来，能够以更具成本效益和环境友好的方式生产绿色氢气，通过取代昂贵的贵金属催化剂使我们更接近碳中和社会。

由UNIST能源与化学工程学院Jungki Ryu教授和韩国科学技术院材料科学与工程系Dong-Hwa Seo教授领导的联合研究小组成功开发了一种双功能水电解催化剂，用于高效、节能的水电解催化剂。稳定生产高纯度绿色氢气。

即使在高度腐蚀性的酸性环境中，新开发的催化剂也表现出卓越的耐用性。通过利用钌、硅和钨 (RuSiW)，与传统的铂 (Pt) 或铱 (Ir) 催化剂相比，该催化剂更具成本效益。此外，它排放的温室气体显着减少，使其成为一种环保的替代品。

水电解是一项通过电解水过程产生氢气的尖端技术。它被认为是实现碳中和社会的关键技术，因为它能够生产环保的氢气而不排放碳。

研究小组致力于寻找铂和铱等贵金属催化剂的替代品，这些催化剂在酸性条件下表现出稳定性。与铂和铱相比，钌因其相对较低的生产成本和显着较低的温室气体排放而作为一种环保金属而受到关注。然而，由于其催化活性低于铂、稳定性低于铱，因此在商业化方面面临挑战。

为了克服这些限制，研究小组开发了一种基于钌、硅和钨的催化剂。通过增强钌催化剂在析氢反应(HER)和析氧反应(OER)中稳定性较低的功能，研究小组展示了该催化剂作为双功能催化剂的潜力。

所开发的催化剂具有在钌原子周围掺杂钨和硅的结构。通过提高催化剂表面质子的吸附强度来增强催化剂的反应加速能力。与市售铂催化剂相比，它在析氢反应中表现出更高的活性。此外，厚度为5~10 nm的钨薄膜可以保护钌的催化位点，从而提高其稳定性。

研究团队对该催化剂进行了稳定性实验。他们使用酸性电解质(酸度为0.3)，向1㎠电极注入10mA电流。所开发的催化剂即使运行超过100小时也表现出稳定的性能。

Ryu教授表示：“这种三元素催化剂的开发具有重要意义，因为它有潜力同时取代昂贵的铂和铱。它有望应用于高纯度绿色制氢系统，例如质子交换膜电解槽，因为它即使在高腐蚀性的酸性条件下也可以轻松稳定地合成。”

该研究由 Dasom Jean 博士(UNIST 能源与化学工程学院)、Dong Yon Kim 博士(KAIST 新材料工程系)和 Hyongoo Kim 博士(UNIST 能源与化学工程学院)合作完成)作为第一作者参与。

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