新型催化剂降低了电解水制氢的成本

充足的清洁能源供应潜伏在公众面前。这是我们可以从水中提取的氢气（H2O）可再生能源的使用。作为应对气候变化的一部分，科学家们正在寻找一种低成本的方法来代替水中的化石燃料。

氢能为车辆提供动力，同时只排放水分。氢气是很多工业过程中的重要化学物质，特别是在炼钢和氨生产中。在这些行业中，使用更干净的氢气是非常可取的。

来自美国能源部（DOE）阿贡国家实验室领导的一个多组织团队开发了一种低成本的催化剂，用于从水中产生清洁氢。其他贡献者包括美国能源部的桑迪亚国家实验室、劳伦斯伯克利国家实验室和GinerInc。

阿贡高级化学家Di-JiaLiu说:“一个电解过程从水中产生氢气和氧气已经存在了一个多世纪。他还在芝加哥大学普利兹克分子工程学院担任联合职务。

质子交换膜（PEM）电解槽代表了该技术的新一代技术。它们可以在接近室温时以更高的效率将水分解成氢和氧。能源需求的减少使其成为利用可再生但间歇性能源（如太阳能和风能）生产清洁氢气的理想选择。

电解槽的每个电极（阴极和阳极）都是由单独的催化剂运行的。阴极催化剂产生氢气，阳极催化剂产生氧气。一个问题是阳极催化剂的使用，目前市场价格约为每盎司5,000美元。PEM电解槽广泛应用的主要障碍是供给不足和成本高。

新型催化剂的主要成分是钴，它比鲟便宜得多。刘说:“我们寻求在PEM电解槽中开发一种低成本的阳极催化剂，在高通量的同时产生氢气，消耗最少的能量。“我们的方法制备的钴基催化剂可以消除电解槽中生产和清洁氢气的主要成本瓶颈。

GinerIncR＆D公司致力于电解槽和燃料电池的商业化.利用其PEM电解槽测试站对工业操作条件下的新催化剂进行评估。其性能和耐久性远远超过竞争者的催化剂。

进一步提高催化剂性能的意义在于了解原子尺寸在电解槽操作条件下的反应机制。该团队通过阿贡的高级光子源（APS）采用X射线分析，破译了催化剂在操作条件下的关键结构变化。他们还使用桑迪亚实验室和阿贡纳米材料中心（CNM）电子显微镜确定了催化剂的关键特性。APS和CNM都是美国能源部科学办公室的用户设施。