东京工业大学发现可用于制氢的新电催化剂材料 成本低/效率高

化石燃料不仅是不可再生能源，而且是全球变暖和空气污染的主要原因之一，因此许多科学家将希望寄托在氢燃料上。氢气是一种清洁燃料，能量密度非常高，但如何有效地产生大量氢气仍是一项艰巨的技术挑战。

(来源:东京工业大学)

水分解是最常用的制氢方法之一。在这一过程中，铂、钌、铱等贵金属制成的催化剂性能优异，但成本过高。问题是，在关键的析氧反应(OER)中，如果使用由富金属制成的电催化剂，效率太低。

据国外媒体报道，东京工业大学的科学家发现了一种电催化剂材料——cafe 2 o 4，这种材料可以被水分解，而且性价比非常高。在OER反应中，氧化铁的性能是平坦的，但之前的研究表明，与其他金属结合后，其性能可以提高到实用水平。研究人员蓝泽优希·菅川博士说:“我们希望通过与其他铁基双金属氧化物的比较，揭示CaFe2O4的潜力，并阐明促进其OER活性的关键因素。”

研究小组测试了六种铁基氧化物，包括CaFe2O4。结果表明，CaFe2O4的OER性能远高于其他双金属电催化剂，甚至高于常用的氧化铱。此外，测试表明这种材料经久耐用，经过测试循环后结构和组成没有明显变化，CaFe2O4电极在电化学电池中的性能仍然很高。

为了了解这种电催化剂表现优异的原因，科学家们利用密度泛函理论进行计算，发现了一种非常规的催化机理。这表明CaFe2O4为氧键的形成提供了能量可行的途径，氧键的形成是OER的限制性步骤。虽然还需要更多的理论计算和实验来证实，但结果表明多个铁位点之间的近距离起了关键作用。

菅原博士说，新发现的OER电催化剂将带来根本性的变化。“CaFe2O4有很多优点，比如容易合成，成本低，对环境影响小。它有望成为一种很有前途的分解水的OER电催化剂，为开发能量转换设备开辟了一条新途径。此外，在CaFe2O4中发现的新的OER增强机制可以用于其他有用催化剂的工程设计。”化石燃料不仅是不可再生能源，而且是全球变暖和空气污染的主要原因之一，因此许多科学家将希望寄托在氢燃料上。氢气是一种清洁燃料，其能量密度非常高，但如何有效地产生大量氢气仍然是一项艰巨的技术挑战。

(来源:东京工业大学)

水分解是最常用的制氢方法之一。在这一过程中，铂、钌、铱等贵金属制成的催化剂性能优异，但成本过高。问题是，在关键的析氧反应(OER)中，如果使用由富金属制成的电催化剂，效率太低。

据国外媒体报道，东京工业大学的科学家发现了一种电催化剂材料——cafe 2 o 4，这种材料可以被水分解，而且性价比非常高。在OER反应中，氧化铁的性能是平坦的，但之前的研究表明，与其他金属结合后，其性能可以提高到实用水平。研究人员蓝泽优希·菅川博士说:“我们希望通过与其他铁基双金属氧化物的比较，揭示CaFe2O4的潜力，并阐明促进其OER活性的关键因素。”

研究小组测试了六种铁基氧化物，包括CaFe2O4。结果表明，CaFe2O4的OER性能远高于其他双金属电催化剂，甚至高于常用的氧化铱。此外，测试表明这种材料经久耐用，经过测试循环后结构和组成没有明显变化，CaFe2O4电极在电化学电池中的性能仍然很高。

为了了解这种电催化剂表现优异的原因，科学家们利用密度泛函理论进行计算，发现了一种非常规的催化剂……c机制。这表明CaFe2O4为氧键的形成提供了能量可行的途径，氧键的形成是OER的限制性步骤。虽然还需要更多的理论计算和实验来证实，但结果表明多个铁位点之间的近距离起了关键作用。

菅原博士说，新发现的OER电催化剂将带来根本性的变化。“CaFe2O4有很多优点，比如容易合成，成本低，对环境影响小。它有望成为一种很有前途的分解水的OER电催化剂，为开发能量转换设备开辟了一条新途径。此外，在CaFe2O4中发现的新的OER增强机制可以用于其他有用催化剂的工程设计。”

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