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 據(jù)報(bào)道，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)吳宇恩教授課題組運(yùn)用創(chuàng)新工藝，在氧析出催化劑研發(fā)上取得重大突破，可使電解水制氫的成本大幅下降，穩(wěn)定性提高近10倍，邁出了電解水制氫工業(yè)化進(jìn)程的重要一步。

　　“終極能源”氫能市場(chǎng)化的關(guān)鍵一環(huán)是氫氣的高效廉價(jià)制取，其中電解水是最被看好的制備方式之一。然而，電解水過程中必需的高效廉價(jià)的氧氣析出催化劑是當(dāng)前面臨的最大挑戰(zhàn)之一。吳宇恩教授課題開發(fā)的氧析出催化劑是一種新型的釕單原子合金催化劑，用于電解水制氫具有廉價(jià)、高效的特點(diǎn)，且這種單原子釕催化劑可使酸性氧析出僅需要較低過電位(220mV)，加快了氧析出過程。相關(guān)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，該釕單原子合金催化劑相比于商業(yè)釕基催化劑在酸性電解水反應(yīng)中具有更好的活性、抗過氧化和抗溶解能力。

　　新加坡國(guó)立大學(xué)化學(xué)系楊文祥教授對(duì)該成果給予極高評(píng)價(jià)，認(rèn)為吳宇恩教授團(tuán)隊(duì)的工作成功實(shí)現(xiàn)了“通過應(yīng)力工程調(diào)控單原子釕的電子結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步提高其在酸性氧析出中的活性和穩(wěn)定性”。

　　此前，氧析出常用的商用催化劑是二氧化銥。銥金屬市價(jià)為240~250元/克，工業(yè)上采用二氧化銥電解水制氫的成本是33~38元/千克，而轉(zhuǎn)化為相同能量所需的汽油成本是25~29元，高成本成為氫能源推廣的重大阻礙。相比之下，另一個(gè)可作為催化關(guān)鍵元素的釕金屬市價(jià)為19.5~20.5元/克，地球儲(chǔ)量更豐富，價(jià)格更低廉，如果將其在工業(yè)上用于氧析出催化劑制備，則能夠有效降低氫氣制備成本，便于其推廣。

　　但可惜的是，在強(qiáng)酸、強(qiáng)氧化性環(huán)境中，二氧化釕在高的工作電位下極易被氧化為四氧化釕，從而失去催化活性。因此，開發(fā)出一種高活性和高穩(wěn)定性的釕單原子催化劑是解決上述問題最有潛力的途徑。

　　釕基催化劑在酸性氧析出中的穩(wěn)定性是一個(gè)公認(rèn)的世界難題。吳宇恩教授團(tuán)隊(duì)在2014年開始研究釕元素的應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)高效廉價(jià)的電解水制氫，該團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年的實(shí)驗(yàn)探索，創(chuàng)新性地采用抗氧化能力和抗溶解能力強(qiáng)的鉑基合金為載體，利用表面缺陷工程技術(shù)捕獲和穩(wěn)定單原子的方法成功制備出釕單原子合金催化劑。

　　該釕單原子合金催化劑相對(duì)于商業(yè)釕基催化劑過電位降低了大約30%，穩(wěn)定性提高近10倍。