邁向綠氫時代更近一步：新材料提升生產效率並降低成本

韓國研究人員成功研發出一種新材料，能大幅提升綠氫生產效率，同時降低成本。韓國標準科學研究院（KRISS）開發出一種高效能的賤金屬催化劑，可用於陰離子交換膜（AEM）水電解。這種新研發的催化劑不僅比基於貴金屬的同類產品更具成本效益，而且效能更優異，讓綠氫的商業化邁出了重要一步。相關研究成果已發表在《應用催化B：環境與能源》期刊上。

目前，AEM水電解系統主要依賴鉑（Pt）和銥（Ir）等貴金屬催化劑。然而，這些材料成本高昂且易於降解，顯著增加了氫氣生產成本。為克服這一挑戰，開發耐用且價格實惠的賤金屬催化劑至關重要。

KRISS新興材料計量小組成功地將少量釕（Ru）引入到具有鎳鉬的二氧化鉬（MoO₂ - Ni₄Mo）結構中，開發出了賤金屬催化劑。儘管二氧化鉬具有高導電性，但由於其在鹼性環境中易於降解，限制了它作為水電解催化劑的應用。

透過全面的結構分析，研究人員確定二氧化鉬上的氫氧根離子（OH⁻）吸附是降解的主要原因。基於這些發現，他們設計出一種方法，以最佳比例摻入釕，防止二氧化鉬降解。生成的釕奈米顆粒尺寸小於3奈米，在催化劑表面形成一層薄層，防止降解並提高耐用性。

效能評估顯示，新研發的催化劑的耐用性是現有商用材料的四倍，活性則超過六倍。此外，當與鈣鈦礦 - 矽串聯太陽能電池整合時，催化劑實現了高達22.8%的太陽能制氫效率，凸顯了其與可再生能源的強相容性。

該催化劑在鹽水中也表現出高活性和穩定性，能夠生產高品質的氫氣。這一能力有望顯著降低海水淡化相關成本。

KRISS新興材料計量小組的首席研究員孫花樸博士表示：「目前，生產綠氫需要純淨水，但使用實際海水可以大幅降低海水淡化的成本。我們計劃在這一領域繼續深入研究。」

這項研究是與首爾國立大學的張浩元教授團隊以及韓國材料科學研究所的崔成穆博士團隊合作完成的。