斯坦福大學(xué)的化學(xué)工程師新近發(fā)明了一種可以加速電解反應(yīng)制取氫氣的新型催化劑，可以快速高效的利用電能制造大量高純氫氣。
　　純氫在現(xiàn)代工業(yè)中用途廣泛，通常使用天然氣制取，是一種主要的化學(xué)商品。全球每年氫氣需求量近億噸，在石油煉制和化肥生產(chǎn)等工業(yè)過(guò)程中都是不可或缺的重要原料。
　　化學(xué)工程教授Thomas Jaramillo和助理研究員Jakob Kibsgaard一直在嘗試通過(guò)電解水制作氫氣的方式來(lái)儲(chǔ)存太陽(yáng)能。但是要想達(dá)到產(chǎn)業(yè)化的水平他們必須要找到一個(gè)更具成本效益的制取過(guò)程。
　　課堂上的電解實(shí)驗(yàn)很簡(jiǎn)單，將兩個(gè)金屬電極插入水中，電流通過(guò)電極時(shí)會(huì)打破水分子的結(jié)構(gòu)分別產(chǎn)生氫氣和氧氣氣泡，但是這種層面的電解反應(yīng)終歸只能作為展示科學(xué)技術(shù)的表演。
　　鉑是用于電解水產(chǎn)生氫的最佳催化劑。但是要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用，必須要找到更便宜更合適的電極。Jaramillo說(shuō)：我們正在設(shè)計(jì)一種不用貴金屬仍能高效制作純氫的方式。
　　在德國(guó)的科學(xué)雜志《應(yīng)用化學(xué)》上，Jaramillo和Kibsgaard公布了一種便宜、耐用、高效可替代鉑的催化劑。同時(shí)他們也發(fā)現(xiàn)他們的這一成果的作用遠(yuǎn)不止制取氫氣供給市場(chǎng)這么簡(jiǎn)單。
　　現(xiàn)在市面上還沒(méi)有大規(guī)模的具有良好性?xún)r(jià)比的方案來(lái)存儲(chǔ)太陽(yáng)能。斯坦福大學(xué)的研究人員認(rèn)為，高效電解可以通過(guò)把大量的水制成電池來(lái)儲(chǔ)存太陽(yáng)能，白天，通過(guò)太陽(yáng)能獲得的多余電力可以用于水分解來(lái)制備氫氣和氧氣，重組這些氣體再產(chǎn)生電力供夜間使用。
　　鉑金在電解過(guò)程中是完美的，但價(jià)格昂貴。好在去年斯坦福大學(xué)的工程師們發(fā)現(xiàn)了一種硫化鉬，廣泛應(yīng)用于石油化工加工的一種催化劑，具有某些指定特性并被認(rèn)定可以成為鉑的廉價(jià)替代品。
　　Jaramillo解釋說(shuō)，石化領(lǐng)域也有與電解類(lèi)似的工藝。因?yàn)槭�化礦物（如焦油砂等）中大分子所點(diǎn)比重較大，精練廠需要使用催化劑打破大分子的結(jié)構(gòu)。同樣，電解需要拆分水分子。斯坦福大學(xué)的工程師設(shè)法改善自己的發(fā)現(xiàn)，他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇妙的現(xiàn)象。石油加工往往涉及復(fù)雜脫硫工藝，以減少酸雨。在此過(guò)程中，某些硫原子會(huì)滲入到石油加工催化劑，這些硫反而會(huì)增加這些催化劑的活性。
　　這給了斯坦福大學(xué)的工程師們一個(gè)啟示：如果把硫原子融入到一個(gè)現(xiàn)有的工作很好的催化劑中，它會(huì)不會(huì)成為一個(gè)更好的生產(chǎn)純氫的電極呢？
　　他們最終將硫原子添加到磷化鉬中，磷化鉬是常用于加速電解反應(yīng)的一種催化劑。他們創(chuàng)造了一種新的催化劑——磷硫化鉬（？molybdenum phosphosulfide），它比用磷化鉬作為催化劑制取氫氣更加高效。
　　新的含硫催化劑非常耐用，它可以在整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中常年工作仍保持性能，就像昂貴的鉑一樣堅(jiān)實(shí)可靠。
　　Jaramillo和Kibsgaard開(kāi)發(fā)的磷硫化鉬（？molybdenum phosphosulfide）催化劑是一大進(jìn)步，作為電解電極使用時(shí)，無(wú)論在效率還是穩(wěn)定性上它很接近于鉑。
　　目前Jaramillo和他的團(tuán)隊(duì)仍在努力改進(jìn)這種新的催化劑，例如他們嘗試分析這種材料在納米級(jí)別的催化反應(yīng)效率。他們還嘗試構(gòu)建基于這一材料作為未來(lái)能源存儲(chǔ)平臺(tái)的系統(tǒng)原型。
　　Jaramillo指出，他們的研究成果和論文是有著積極的環(huán)保意義的，但是卻是從石化行來(lái)得來(lái)的靈感！“發(fā)現(xiàn)這種不同科技領(lǐng)域之間的微妙聯(lián)系，非常令人興奮，”他說(shuō)，“感覺(jué)像在觸碰著科學(xué)的神經(jīng)！”

作者： 來(lái)源：綠色未來(lái) 責(zé)任編輯：wutongyufg