IIT和BeDimension的研究人員使用釕奈米顆粒作為電解槽陰極的活性相，釕是一種化學行為與鉑相似但便宜得多的釕，從而提高了整個電解槽的效率。 **iit-istituto italiano di tecnologia
如何更高效、更便宜地生產綠色氫氣？顯然，小釕顆粒和太陽能系統用於水電解。 這是由義大利熱那亞理工學院 （IIT） 和 Bedimensional S 管理的p.a.（IIT的分拆）提出解決方案。
該技術是在聯合實驗室活動的背景下開發的，最近發表在《自然通訊》和《美國化學學會雜誌》上，它基於一系列新型電催化劑，可以降低工業規模的綠色氫氣生產成本。
氫被認為是一種可持續的能源載體，也是化石燃料的替代品。 然而，在環境影響方面，並非所有氫氣都是一樣的。 事實上，今天生產氫氣的主要方式是通過甲烷蒸汽重整，這是一種基於化石燃料的二氧化碳 （CO2） 釋放作為副產品。 該過程產生的氫氣被歸類為“灰色”（當 CO2 釋放到大氣中時）或“藍色”（當 CO2 被捕獲並在地質上封存時）。
為了到 2050 年將排放量大幅減少到零，這些工藝必須被提供“綠色”（即淨零排放）氫氣的更環保的可持續工藝所取代。 “綠色”氫氣的成本很大程度上取決於將水分子分解成氫氣和氧氣的裝置（電解槽）的能源效率。
來自這一發現的聯合團隊的研究人員開發了一種新方法，該方法保證了將電能（用於水分子的能量偏差）轉換為儲存在所得氫分子中的化學能的效率高於目前已知的方法。 該團隊開發了催化劑的概念，並使用了可再生能源，例如太陽能電池板產生的電力。
在我們的研究中，我們已經展示了如何最大限度地提高強大、成熟技術的效率，儘管初始投資略高於標準電解槽所需的投資。 這是因為我們正在使用釕和其他***，來自熱那亞IIT奈米化學小組的Yong Zuo和Michele Ferri說。
研究人員使用了釕的奈米顆粒，這是一種釕，其化學行為與鉑相似，但便宜得多。 釕奈米顆粒被用作電解槽陰極的活性相，從而提高了整個電解槽的效率。
我們在具有工業意義的條件下進行了電化學分析和測試，使我們能夠評估材料的催化活性。 此外，理論模擬使我們能夠在分子水平上理解釕奈米顆粒的催化行為;換句話說，水在其表面的機制，“參與發現的塞巴斯蒂亞諾·貝拉尼（Sebastiano Bellani）和瑪麗爾·納·扎皮亞（Marile Na Zappia）解釋說。
將我們的實驗資料與其他工藝引數相結合，我們進行了技術經濟分析，證明了該技術與最先進的電解槽相比的競爭力。 ”
釕是一種***，作為鉑提取的副產品（每年30噸，而鉑金每年200噸），但成本較低（每克18噸）。5 美元，而鉑金為 30 美元）。這項新技術涉及每千瓦僅使用40毫克釕，這與大量使用鉑（每千瓦高達1克）和銥（每千瓦1至2克）有很大不同。5克，銥**約為每克150美元），與質子交換膜電解槽的特性形成鮮明對比。
通過使用釕，IIT 和 BeDimension 的研究人員提高了鹼性電解槽的效率，該技術因其堅固性和耐用性而已使用數十年。
例如，這項技術是在阿波羅11號太空艙上，該太空艙於2024年將人類送上月球。 已開發的新型鹼性電解槽用釕基陰極系列，效率高，使用壽命長，從而降低了綠氫的生產成本。
“未來，我們計畫將這種技術和其他技術，例如基於可持續二維材料的奈米結構催化劑，應用於由可再生能源驅動的大型電解槽，包括光伏電池板產生的電力，”研究人員總結道。
更多資訊：Yong Zuo 等人，用於鹼性水電解槽中高效析氫反應的 Ru-Cu 奈米異質結構，美國化學學會雜誌（2023 年）。 doi： 10.1021/jacs.3c06726