韩国研究人员正在开发无铂氢电解技术

本网编辑 2025-06-13

韩国科学技术院（KAIST）化学与生物分子工程系与韩国能源研究院（KIER）共同开发了一种无铂水电解技术。

韩国科学技术院（KAIST）利用电力将水分解成氢和氧的电解法是公认的环保制氢方法。

具体来说，质子交换膜水电解（PEMWE）由于能够在高压下生产高纯度氢气，被认为是下一代制氢技术。

然而，由于依赖昂贵的贵金属催化剂和涂层材料，它在商业化方面受到限制。

对此，韩国研究人员开发了一种替代方法，旨在克服这些技术和经济限制。

正如所披露的，研究人员专注于氧化铱（IrOx）的主要原因，这是一种用于水电解电极的高活性催化剂，无法发挥最佳性能，并发现这是由于低效的电子转移。

据报道，该团队证明，通过控制催化剂的粒径，可以最大限度地提高性能。

韩国科学技术院表示：“此次研究结果表明，在没有铂涂层的情况下，氧化铱催化剂不能表现出优异的性能，是因为在催化剂、离子导体（离子单体）和钛（Ti）衬底之间的界面上发生了‘电子传输阻力’。”

具体来说，研究人员发现，“夹断”现象，即电子途径在催化剂、离聚体和钛衬底之间被阻断，是电导率降低的关键原因，KAIST指出，并补充说：“离聚体具有接近电子绝缘体的特性，因此当它包围催化剂颗粒时阻碍了电子流。

此外，当离聚体与钛基板接触时，在钛基板的表面氧化层上形成电子势垒，显着增加电阻。”

为了解决这个问题，据报道，该团队制造并比较了不同粒径的催化剂，并声称，“在全球范围内首次证明，当使用尺寸为20纳米（nm）或更大的氧化铱催化剂颗粒时，离聚体混合区域减少，确保了电子通路并恢复了导电性。”

据了解，研究人员还通过可控的设计修改来调整界面结构。

KAIST说：“这一成就表明，以前催化剂活性和导电性之间不可避免的权衡可以通过细致的界面设计来克服。”

根据该研究所的说法，这一发现可能代表着“不仅是高性能催化剂材料的开发，而且是未来质子交换膜电解系统的商业化，可以在减少贵金属使用量的同时实现高效率”的一步。

这项研究提出了一种新的界面设计策略，可以解决界面导电性问题，这是高性能水电解技术的瓶颈。

即使没有铂等昂贵的材料，也能确保高性能，这将是实现氢经济的垫脚石。

本文内容来源于新能源技术与装备，责任编辑：胡静，审核人：李峥