美國斯坦福大學(xué)研究人員日前發(fā)明了一種低成本水分離器，陰陽電極均采用同種催化劑氧化鎳—鐵，可一周七天每天24小時(shí)用水生產(chǎn)氫氣和氧氣，為交通和工業(yè)領(lǐng)域提供清潔、可再生的氫能源。該研究成果刊登在近日出版的《自然·通訊》雜志上。

這項(xiàng)研究的共同作者、斯坦福大學(xué)副教授崔毅(音譯)說：“這種使用單一催化劑的低壓分離器，可連續(xù)工作200多小時(shí)分解水產(chǎn)生氫和氧，這是一個(gè)創(chuàng)世界紀(jì)錄的性能。”

氫氣是一種無排放的清潔能源，但是需要通過天然氣大規(guī)模制取，而天然氣這種化石燃料會(huì)導(dǎo)致全球變暖。科學(xué)家一直試圖開發(fā)一種從水中提取純氫的廉價(jià)方式。

傳統(tǒng)的水裂解裝置主要由兩個(gè)電極浸沒于水性電解質(zhì)。目前低壓電流應(yīng)用于電極催化水分子分離，一個(gè)電極釋放氫氣，另一個(gè)電極釋放氧氣。每個(gè)電極用不同的催化劑，通常是鉑和銥這兩種稀有且昂貴的金屬。

2014年，斯坦福大學(xué)化學(xué)家戴宏杰(音譯)開發(fā)出一種由一節(jié)普通的1.5伏電池運(yùn)行，由鎳和鐵制成的分解水的廉價(jià)分離器。新研究將此技術(shù)進(jìn)一步推進(jìn)。研究人員表示，新型水分離器的獨(dú)特性在于，兩個(gè)電極使用同一種催化劑即氧化鎳—鐵。這種雙功能催化劑可以連續(xù)分解水超過一周，只需1.5伏穩(wěn)定電壓，在室溫下將水分離效率推高到82%。

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，研究人員使用鋰離子電池技術(shù)找到了這個(gè)能同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩極的低成本催化劑。為了找到適合兩個(gè)電極的催化材料，他們借用在電池研究中被稱為由鋰技術(shù)引導(dǎo)的電化學(xué)調(diào)整，以化學(xué)方式將金屬氧化物催化劑變成小顆粒，使得催化劑具有了更好的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性。

在常規(guī)水分離器里，氫和氧的催化劑往往需要不同pH值的電解質(zhì)，為了分解水，需要分開兩個(gè)電解質(zhì)，這樣會(huì)增加裝置的成本。而現(xiàn)在使用同種催化劑的水分離器可用統(tǒng)一的pH值電解液高效運(yùn)行。催化劑氧化鎳—鐵既便宜又易生產(chǎn)，還比貴金屬催化劑更穩(wěn)定。