斯坦福大學的化學工程師新近發明了一種可以加速電解反應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。
　　純氫在現代工業中用途廣泛，通常使用天然氣制取，是一種主要的化學商品。全球每年氫氣需求量近億噸，在石油煉制和化肥生產等工業過程中都是不可或缺的重要原料。
　　化學工程教授Thomas Jaramillo和助理研究員Jakob Kibsgaard一直在嘗試通過電解水制作氫氣的方式來儲存太陽能。但是要想達到產業化的水平他們必須要找到一個更具成本效益的制取過程。
　　課堂上的電解實驗很簡單，將兩個金屬電極插入水中，電流通過電極時會打破水分子的結構分別產生氫氣和氧氣氣泡，但是這種層面的電解反應終歸只能作為展示科學技術的表演。
　　鉑是用于電解水產生氫的最佳催化劑。但是要實現大規模的商業應用，必須要找到更便宜更合適的電極。Jaramillo說：我們正在設計一種不用貴金屬仍能高效制作純氫的方式。
　　在德國的科學雜志《應用化學》上，Jaramillo和Kibsgaard公布了一種便宜、耐用、高效可替代鉑的催化劑。同時他們也發現他們的這一成果的作用遠不止制取氫氣供給市場這么簡單。
　　現在市面上還沒有大規模的具有良好性價比的方案來存儲太陽能。斯坦福大學的研究人員認為，高效電解可以通過把大量的水制成電池來儲存太陽能，白天，通過太陽能獲得的多余電力可以用于水分解來制備氫氣和氧氣，重組這些氣體再產生電力供夜間使用。
　　鉑金在電解過程中是完美的，但價格昂貴。好在去年斯坦福大學的工程師們發現了一種硫化鉬，廣泛應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定可以成為鉑的廉價替代品。
　　Jaramillo解釋說，石化領域也有與電解類似的工藝。因為石化礦物（如焦油砂等）中大分子所點比重較大，精練廠需要使用催化劑打破大分子的結構。同樣，電解需要拆分水分子。斯坦福大學的工程師設法改善自己的發現，他們發現了一個奇妙的現象。石油加工往往涉及復雜脫硫工藝，以減少酸雨。在此過程中，某些硫原子會滲入到石油加工催化劑，這些硫反而會增加這些催化劑的活性。
　　這給了斯坦福大學的工程師們一個啟示：如果把硫原子融入到一個現有的工作很好的催化劑中，它會不會成為一個更好的生產純氫的電極呢？
　　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的一種催化劑。他們創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，它可以在整個工業生產過程中常年工作仍保持性能，就像昂貴的鉑一樣堅實可靠。
　　Jaramillo和Kibsgaard開發的磷硫化鉬（？molybdenum phosphosulfide）催化劑是一大進步，作為電解電極使用時，無論在效率還是穩定性上它很接近于鉑。
　　目前Jaramillo和他的團隊仍在努力改進這種新的催化劑，例如他們嘗試分析這種材料在納米級別的催化反應效率。他們還嘗試構建基于這一材料作為未來能源存儲平臺的系統原型。
　　Jaramillo指出，他們的研究成果和論文是有著積極的環保意義的，但是卻是從石化行來得來的靈感！“發現這種不同科技領域之間的微妙聯系，非常令人興奮，”他說，“感覺像在觸碰著科學的神經！”

作者： 來源：綠色未來 責任編輯：wutongyufg