中國科學院大連化學物理研究所韓洪憲研究員和李燦院士團隊與日本理化學研究所合作，研發(fā)出一種可在強酸條件下長壽命電催化分解水的廉價電催化劑，并有望在大規(guī)模可再生能源制氫技術中應用。相關研究成果日前發(fā)表在《德國應用化學》上。

將太陽能轉化為俗稱“液態(tài)陽光”的“太陽燃料”，是應對未來化石燃料枯竭和氣候變化的重要可再生能源策略。近年來，太陽能等可再生能源發(fā)電逐步成為大規(guī)模發(fā)電技術。利用光伏發(fā)電驅(qū)動電解水(PV-E)制氫，是目前最有希望的大規(guī)模利用可再生能源的制氫技術。在眾多電解水技術中，質(zhì)子交換膜電解水技術受到廣泛關注。但是，該技術在強酸條件下工作，大部分催化劑不穩(wěn)定。目前，只有貴金屬銥(Ir)能在質(zhì)子交換電解水酸性環(huán)境下穩(wěn)定工作，這極大地限制了PEM電解水技術的大規(guī)模應用。因此，開發(fā)能夠取代貴金屬的廉價、高效、穩(wěn)定的電解水催化劑，對發(fā)展大規(guī)模低成本PEM電解水制氫技術尤為關鍵。

據(jù)了解，中科院大連化物所研究團隊長期致力于光催化、光電催化和電催化分解水制氫技術研究及催化劑的開發(fā)。研究過程中，科研人員基于前期的探索發(fā)現(xiàn)了γ-MnO2(γ型二氧化錳)在特殊電位窗口范圍內(nèi)，可實現(xiàn)強酸條件下穩(wěn)定電催化水分解，并實現(xiàn)了8000多小時的長壽命工作。此外，該合作研究團隊還利用原位光譜電化學等方法，系統(tǒng)研究了這種催化劑在強酸性條件下電催化水分解反應的機理。

相關技術人員表示，非貴金屬電催化劑在強酸條件下能夠成為長壽命分解水，為發(fā)展廉價、穩(wěn)定、高效的分解水制氫催化劑開啟了新的思路，也為清潔能源的開發(fā)和利用起到促進作用。