俄勒岡州立大學(xué)對(duì)催化劑設(shè)計(jì)的研究表明，與目前市面上的催化劑相比，可以用更高的效率和更低的成本來(lái)清潔地生產(chǎn)氫氣。催化劑是一種能提高化學(xué)反應(yīng)速度的物質(zhì)，其本身不會(huì)發(fā)生任何永久性的化學(xué)變化。

氫氣生產(chǎn)對(duì)我們生活非常重要，如汽車(chē)的燃料電池和許多有用的化學(xué)品如氨的制造都依賴(lài)氫氣。它還被用于金屬的提煉，用于生產(chǎn)人造材料，如塑料和一系列其他用途。通過(guò)電化學(xué)催化過(guò)程分裂水來(lái)生產(chǎn)氫氣，比通過(guò)被稱(chēng)為甲烷-蒸汽重整的碳氧化物生產(chǎn)過(guò)程從天然氣中獲取氫氣的傳統(tǒng)方法更清潔、更可持續(xù)。但是這種更環(huán)保技術(shù)的成本一直是市場(chǎng)上一個(gè)障礙。

這些新發(fā)現(xiàn)描述了設(shè)計(jì)催化劑的方法，這些催化劑可以大大提高清潔氫氣生產(chǎn)過(guò)程的效率，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》和JACS Au上。研究人員表示，在促進(jìn)反應(yīng)過(guò)程中，催化劑經(jīng)常經(jīng)歷結(jié)構(gòu)變化。有時(shí)這些變化是可逆的，有時(shí)是不可逆的，而不可逆的結(jié)構(gòu)調(diào)整被認(rèn)為會(huì)降低催化劑的穩(wěn)定性，導(dǎo)致催化活性的喪失，降低反應(yīng)效率。

研究人員研究了反應(yīng)中催化劑的重組，然后在原子尺度上操縱其表面結(jié)構(gòu)和組成，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)氫氣的高效催化過(guò)程。他們發(fā)現(xiàn)一種基于無(wú)定形氫氧化銥的催化劑活效率是其原始過(guò)氧化物結(jié)構(gòu)的150倍，比常見(jiàn)商業(yè)催化劑氧化銥要好接近三個(gè)數(shù)量級(jí)，以幫助以每公斤2美元的價(jià)格生產(chǎn)氫氣，最終達(dá)到每公斤1美元，并且污染程度更低，將有助于實(shí)現(xiàn)美國(guó)到2030年零排放的目標(biāo)。

美國(guó)能源部氫氣和燃料電池技術(shù)辦公室已經(jīng)建立了到2025年能以每公斤2美元的價(jià)格生產(chǎn)清潔氫氣，到2030年能以每公斤1美元的價(jià)格生產(chǎn)清潔氫氣的技術(shù)基準(zhǔn)，作為在十年內(nèi)將清潔氫氣的成本降低80%，從每公斤5美元降至1美元。