变废为宝 诺丁汉大学将金属废料转化为制氢催化剂

盖世汽车讯 研究人员找到了一种可以将金属废料转化为高效的水制氢催化剂的方法，可能使氢气生产更可持续。据外媒报道，诺丁汉大学（University of Nottingham）化学学院和工程学院的研究团队发现，作为金属加工行业的副产品，金属屑的表面上有纳米级的微小台阶和凹槽。这些结构可以固定铂或钴原子，从而形成有效的电催化剂，将水分解成氢和氧。

（图片来源：诺丁汉大学）

氢是一种清洁燃料，可用于产生热量或为车辆提供动力，其燃烧的唯一副产品是水汽。然而，大多数制氢方法依赖于化石燃料原料。水电解只需要水和电，是最富有前景的绿色制氢途径之一。但是，水电解过程需要使用稀有而昂贵的元素（如铂）来催化水分解。由于全球贵金属供应有限和价格上涨，市场迫切需要替代型电催化剂材料来进行水制氢。

诺丁汉大学化学学院Jesum Alves Fernandes博士表示：“仅英国的工业每年就产生数百万吨的金属废料。通过使用扫描电子显微镜，我们能够观察到不锈钢、钛或镍合金碎屑看似光滑的表面。令人惊讶的是，这些表面的凹槽和脊线只有几十纳米宽。我们意识到，这种纳米结构表面可能为制造电催化剂提供独特的机会。”

研究人员利用磁控溅射技术（magnetron sputtering）在金属屑表面形成铂原子“雨”。然后，这些铂原子聚集在一起形成纳米颗粒，紧贴在纳米级凹槽中。诺丁汉大学博士后研究员Madasamy Thangamuthu博士表示：“值得一提的是，与先进的商用催化剂相比，我们仅使用十分之一的铂载量即可进行水制氢。只需将28微克的贵金属撒在1 cm²的金属屑上，我们就能够创造出一种实验室规模电解槽，其运行效率为100%，仅利用一块金属屑每分钟就能产生0.5升氢气。”

该团队正在与总部位于诺丁汉的AqSorption合作以扩展其技术。AqSorption公司专门从事电解槽设计和制造。化学学院Andrei Khlobystov教授表示：“由金属屑制成的电催化剂有可能对经济产生重大影响。研究人员在诺丁汉开发的独特技术，包括在纳米结构表面上逐个原子地生长铂颗粒，解决了两个主要挑战。首先，它能够使用尽可能少的贵金属来生产绿色氢；其次，它可以回收航空航天工业中的金属废料，而这一切可以在单一过程中完成。”

研究人员认为，开发氢推进系统可能是解决全球零碳挑战的重要一步，特别是对运输和制造业而言。这项工作是向减少依靠昂贵金属来制氢迈出的重要一步，有望为实现循环和低碳经济做出重大贡献。