8月25日消息，近日美國斯坦福大學(xué)化學(xué)系教授戴宏杰(Hongjie Dai)和同事研發(fā)了一款廉價零排放的電解設(shè)備，這款設(shè)備利用1.5伏特的電池在室溫下可將水分解成氫和氧。2015年美國消費(fèi)者將能夠從日本豐田公司和其他制造商那里購買到燃料電池汽車。盡管被譽(yù)為零排放汽車，大多數(shù)車輛都利用來自天然氣，天然氣這種礦物燃料將導(dǎo)致全球變暖。
只要利用一節(jié)普通的AAA電池就可以通過水電解產(chǎn)生氫
現(xiàn)在斯坦福大學(xué)的科學(xué)家們研發(fā)了低成本零排放的設(shè)備，只要利用一節(jié)普通的AAA電池就可以通過水電解產(chǎn)生氫。電池會通過兩個電極發(fā)送電流，導(dǎo)致水分解成氫和氧氣。與其它利用寶貴的金屬催化劑的水電解器不同，這款最新設(shè)備的電極是由成本并不昂貴且大量存在的鎳和鐵制成的。
“利用便宜的鎳和鐵，我們就能夠使電催化劑足夠活躍從而在室溫環(huán)境下利用1.5伏電池分解水。” 戴宏杰教授說道。“這是首次利用不珍貴的金屬催化劑在低電壓下分解水，這非常不可思議，因?yàn)橐话愣夹枰嘿F的金屬，例如鉑金和銥來獲得如此低的電壓。”
除了產(chǎn)生氫，新的水分離器還能夠用于制造氯氣和氫氧化鈉，后者是一種重要的工業(yè)化學(xué)物。
汽車制造商一直都認(rèn)為氫燃料是未來汽油發(fā)動機(jī)非常有前景的替代物。燃料電池技術(shù)本質(zhì)上來說是逆向的水分解。一個燃料電池結(jié)合了存儲的氫和空氣中的氧以產(chǎn)生電，從而驅(qū)動汽車。唯一的副產(chǎn)品是水——這與汽油燃燒有所不同，后者會產(chǎn)生溫室氣體二氧化碳。
今年早期，韓國現(xiàn)代集團(tuán)開始在美國南加州出售燃料電池汽車。日本豐田公司和本田汽車公司也將在2015年開始出售燃料電池汽車，大多數(shù)汽車將利用在大型工業(yè)廠房制造的燃料，這些燃料是通過結(jié)合非常炙熱的蒸汽和天然氣產(chǎn)生氫，這個能量密集的過程會釋放二氧化碳作為副產(chǎn)品。
將水分解以制造氫并不需要化石燃料，也不會釋放溫室氣體。但科學(xué)家們還未研發(fā)出可應(yīng)用于工業(yè)規(guī)模的可行、活躍的水分離器和催化劑。“這是幾十年一直追逐的目標(biāo)，制造出低成本、高活躍性和長期耐久性的電催化劑。當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)基于鎳的催化劑和鉑金一樣有效時，這完全出人意料。”
這一催化劑是由研究合作作者、斯坦福大學(xué)研究生龔明（Ming Gong）發(fā)現(xiàn)的。“明發(fā)現(xiàn)了一個鎳金屬/鎳氧結(jié)構(gòu)，它比純鎳金屬或者純鎳氧都要更活躍。”戴教授說道“這種新穎的結(jié)構(gòu)支持氫電催化，但我們?nèi)匀粺o法完全理解背后的科學(xué)。”
這種鎳/鎳氧催化劑極大的降低了分解水所需的電壓，這將最終為氫制造商在電力成本方面節(jié)省幾十億美元，龔解釋道。他接下來的目標(biāo)是提高這一設(shè)備的持久性。“電極相對穩(wěn)定，但它們?nèi)匀粫S著時間的推移而緩慢衰減?；谖易罱慕Y(jié)果，這一目標(biāo)是可以實(shí)現(xiàn)的。”
