新型催化劑的出現讓水分解有了實際操作的意義

材料牛注：近來，多倫多大學的研究團隊研發了一種新型催化劑，這一催化劑的出現或將解決水分解成本高昂這一世界難題。

我們不能控制自然，讓它隨意刮風下雨或者陽光普照，所以找到一個有效的儲存其它能量的方法來補充太陽能就成了亟待研究的問題。現在，一個由多倫多大學Ted Sargent教授領導的團隊從大自然中獲得靈感。該團隊已經設計出了有效的儲存化學能的催化劑，就像植物的光合作用一樣，能將水催化分解成氫氣和氧氣。其中氧氣被無害地釋放到大氣中，而氫氣的能量則將儲存在氫燃料電池中。

Sargent 說“在太陽能或者風力發電場，能量通常儲存在電池中。但是電池成本高昂，并且通常只能儲存有限的能量。因此發明一個更高效的，存儲可再生能源的方法是這一領域的重大挑戰之一。”

你可能已經在高中課堂上聽老師說，水通電可以分解成氫氣和氧氣。但是實際上，這是不切實際的，因為這個過程需要消耗太多的電能，損失的能量占很大比重。而這種新研究的催化劑能夠促進水分解過程中的氧放出部分，使水轉變成氫氣和氧氣的效率比以往任何時候都要高，這種催化劑效率超過當前國際上最先進催化劑的效率達三倍之多。

新型催化劑由廉價、易得的金屬鎢、鐵和鈷組成，這比當前國際上最先進的，基于貴金屬的催化劑便宜得多。并且不像其它高效，但作用時間短暫的催化劑，它在超過500小時的連續使用中沒有顯示出任何惡化的跡象。

本次研究成果發表于Science。其主要作者之一，張波博士說，“在理論預測的幫助下，我們相信鎢可能會生產出更好的放氧的催化劑。但不幸的是，先前的研究并沒有告訴我們如何將鎢與諸如鐵和鈷這樣的活潑金屬混合均勻。最終，我們發明了在凝膠中均勻混合催化劑的方法，這一裝置目前正以難以置信的效率和穩定性運行著。”

麻省理工學院環境系的教授Jeffrey C. Grossman 對此評價稱，“該團隊開發了一種將多種金屬混合均勻的合成方法，從而克服了多金屬混合物中，金屬分離成多相組織的傾向。這項工作開辟了新的途徑，加快了能源轉換和存儲的過程。”

耶魯大學化學系教授兼耶魯能源科學研究所主任Gary Brudvig 對此稱贊說：“在太陽能燃料領域，這項工作說明了用理論指導來進一步發展和改善水氧化催化劑的實用性。”

這一領域的領導者，加州大學伯克利分校的Gabor A. Somorjai教授表示，“由多倫多大學Sargent團隊開展的研究得到了氧基-氫氧化物材料，這一材料表現出了在最低電位下的電化學誘導氧釋放能力，并且沒有顯示出衰退的跡象。作者在這一重要發現的實驗和理論研究上應該得到人們的稱贊。”

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

感謝材料人編輯部楊洪期提供素材