科学家开发出高效电解水催化剂

中国科学院化学研究所分子纳米结构与纳米技术重点实验室胡劲松研究组开展了一系列氢能的清洁获取和应用研究，并开发了一种新型高效电解水催化剂。相关结果最近发表在《美国化学学会杂志》和其他杂志上。

据了解，制约电解水制氢大规模应用的最大瓶颈是如何大幅度降低其电耗，从而大幅度降低制氢成本。关键是如何有效降低析氧反应(OER)和析氢反应(HER)在电极上的过电位，实现低电池压力下的大电流制氢。

最近，胡劲松的研究小组针对水电解过程中阳极析氧反应动力学慢和过电位高的问题，发现通过控制析氧催化剂的微观形态和电子结构，可以大大提高电催化析氧活性和稳定性，该析氧催化剂原本活性低，但在制备过程中对环境友好，从而为扩大水电解电极材料的选择提供了另一种途径。

发现硼酸镍(ⅱ)(Ni3(BO3)2)纳米催化剂的电催化析氧性能与其结晶度密切相关。通过调节其结晶度，首次获得了一种具有优异OER性能的新型硼酸镍(ⅱ)析氧电催化剂。这种通过控制电催化剂的结晶度来精细控制电催化剂性能的研究结果，为开发新型低成本高效电催化剂提供了新的思路。

研究人员还发现，通过在碱式碳酸钴中引入锰，实现其微观形貌和电子结构的双重控制，可以大大提高其电催化水分解性能，使没有应用前景的碱式碳酸钴材料成为一种新型的双功能全水分解电催化剂，可以与最近报道的高性能硫化物和磷化物媲美，在大电流下工作。(宗华)

《中国科学新闻》(第一版集锦，2017年7月18日)