新型催化剂的出现让水分解有了实际操作的意义

材料牛注：近来，多伦多大学的研究团队研发了一种新型催化剂，这一催化剂的出现或将解决水分解成本高昂这一世界难题。

我们不能控制自然，让它随意刮风下雨或者阳光普照，所以找到一个有效的储存其它能量的方法来补充太阳能就成了亟待研究的问题。现在，一个由多伦多大学Ted Sargent教授领导的团队从大自然中获得灵感。该团队已经设计出了有效的储存化学能的催化剂，就像植物的光合作用一样，能将水催化分解成氢气和氧气。其中氧气被无害地释放到大气中，而氢气的能量则将储存在氢燃料电池中。

Sargent 说“在太阳能或者风力发电场，能量通常储存在电池中。但是电池成本高昂，并且通常只能储存有限的能量。因此发明一个更高效的，存储可再生能源的方法是这一领域的重大挑战之一。”

你可能已经在高中课堂上听老师说，水通电可以分解成氢气和氧气。但是实际上，这是不切实际的，因为这个过程需要消耗太多的电能，损失的能量占很大比重。而这种新研究的催化剂能够促进水分解过程中的氧放出部分，使水转变成氢气和氧气的效率比以往任何时候都要高，这种催化剂效率超过当前国际上最先进催化剂的效率达三倍之多。

新型催化剂由廉价、易得的金属钨、铁和钴组成，这比当前国际上最先进的，基于贵金属的催化剂便宜得多。并且不像其它高效，但作用时间短暂的催化剂，它在超过500小时的连续使用中没有显示出任何恶化的迹象。

本次研究成果发表于Science。其主要作者之一，张波博士说，“在理论预测的帮助下，我们相信钨可能会生产出更好的放氧的催化剂。但不幸的是，先前的研究并没有告诉我们如何将钨与诸如铁和钴这样的活泼金属混合均匀。最终，我们发明了在凝胶中均匀混合催化剂的方法，这一装置目前正以难以置信的效率和稳定性运行着。”

麻省理工学院环境系的教授Jeffrey C. Grossman 对此评价称，“该团队开发了一种将多种金属混合均匀的合成方法，从而克服了多金属混合物中，金属分离成多相组织的倾向。这项工作开辟了新的途径，加快了能源转换和存储的过程。”

耶鲁大学化学系教授兼耶鲁能源科学研究所主任Gary Brudvig 对此称赞说：“在太阳能燃料领域，这项工作说明了用理论指导来进一步发展和改善水氧化催化剂的实用性。”

这一领域的领导者，加州大学伯克利分校的Gabor A. Somorjai教授表示，“由多伦多大学Sargent团队开展的研究得到了氧基-氢氧化物材料，这一材料表现出了在最低电位下的电化学诱导氧释放能力，并且没有显示出衰退的迹象。作者在这一重要发现的实验和理论研究上应该得到人们的称赞。”

原文参考地址：Saving sunshine for a rainy day New catalyst offers efficient storage of green energy

感谢材料人编辑部杨洪期提供素材