PEM 电解器中稳定的绿色氢气生产

日本理化学研究所可持续资源科学中心 (CSRS) 的 Ryuhei Nakamura 领导的研究人员通过使用定制的催化剂进行化学反应，改进了从水中提取氢气的绿色可持续方法。该研究发表在《自然催化》杂志上，详细介绍了他们如何操纵催化剂的 3D 结构，从而提高稳定性并将催化剂的寿命延长近 4,000%。这些发现影响了实现持久和可持续的氢能经济的能力。

日本理化学研究所 自然催化

使用质子交换膜进行水电解是一种将水分解为氧气和氢气的绿色电化学过程。以这种方式产生的氢气可以储存起来并在以后使用。例如，当与质子交换膜 (PEM) 燃料电池结合使用时，储存的氢气可用于为电动汽车提供动力。然而，PEM 电解仍然存在局限性，阻碍了其在发电厂等工业领域的广泛应用。具体来说，必要的化学反应发生在高酸性环境中，而这些反应的最佳催化剂是极其稀有的土金属，例如铱。正如 Nakamura 所解释的那样，“将 PEM 电解扩大到太瓦级需要 40 年的铱，这当然是不切实际且极不可持续的。

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2022 年使用混合钴锰电催化剂进行水电解产生的气泡。新的氧化锰催化剂可使这种水平的生产在 PEM 中持续数月。

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他们测试了四种不同的氧化锰，它们的平面氧百分比各不相同。当使用可实现百分比最高的版本 94% 时，临界氧释放反应可以在 1000 mA/cm2 的酸中维持一个月。在这种情况下，转移的电荷总量是之前研究中观察到的任何电荷量的 100 倍。

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