可再生能源向前邁出的又一步：綠色氫的生產(chǎn)將來(lái)可能更加高效。通過(guò)采用不同尋常的工藝步驟，馬丁·路德大學(xué)的哈勒-威登堡(MLU)化學(xué)家找到了一種方法，可以處理廉價(jià)的電極材料并在電解過(guò)程中顯著改善其性能。該小組的研究結(jié)果發(fā)表在ACS Catalysis雜志上。

氫被認(rèn)為是可再生能源儲(chǔ)存問(wèn)題的解決方案。它可以在本地的電解槽中生產(chǎn)，暫時(shí)存儲(chǔ)，然后非常有效地轉(zhuǎn)換成燃料電池中的電能。它也是化學(xué)工業(yè)中的重要原材料。然而，氫的綠色生產(chǎn)仍然由于所提供的電力的不良轉(zhuǎn)化而受到阻礙。MLU化學(xué)研究所的Michael Bron教授解釋說(shuō)：“一個(gè)原因是，來(lái)自太陽(yáng)和風(fēng)的波動(dòng)電的動(dòng)態(tài)負(fù)載將材料迅速推向極限。廉價(jià)的催化劑材料迅速變得不那么活躍。” 。

他的研究小組現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)一種可以顯著提高廉價(jià)氫氧化鎳電極的穩(wěn)定性和活性的方法。氫氧化鎳是非?；顫姷嘿F的催化劑(如銥和鉑)的廉價(jià)替代品?？茖W(xué)文獻(xiàn)建議將氫氧化物加熱到300度。這增加了材料的穩(wěn)定性并將其部分轉(zhuǎn)化為氧化鎳。較高的溫度將完全破壞氫氧化物。布朗說(shuō)：“我們希望親眼看到這一點(diǎn)，并將實(shí)驗(yàn)室中的材料逐漸加熱到1000攝氏度。”

隨著溫度升高，研究人員在電子顯微鏡下觀察到了單個(gè)顆粒的預(yù)期變化。這些顆粒被轉(zhuǎn)化為氧化鎳，一起生長(zhǎng)形成更大的結(jié)構(gòu)，并且在非常高的溫度下，形成了讓人聯(lián)想起斑馬線的圖案。然而，電化學(xué)測(cè)試令人驚訝地顯示出顆粒的持續(xù)高活性水平，該活性水平應(yīng)該不再可用于電解中。通常，在電解過(guò)程中，較大的表面以及因此較小的結(jié)構(gòu)更具活性。“因此，我們將大得多的顆粒的高活性歸因于令人驚訝的是，僅在高溫下才會(huì)發(fā)生的效果：在顆粒上形成活性氧化物缺陷，” Bron說(shuō)。

研究人員使用X射線晶體學(xué)發(fā)現(xiàn)了氫氧化物顆粒的晶體結(jié)構(gòu)如何隨溫度升高而變化。他們得出結(jié)論，當(dāng)加熱到900攝氏度時(shí)，即顆粒表現(xiàn)出最高的活性水平，缺陷會(huì)經(jīng)歷在1000攝氏度下完成的過(guò)渡過(guò)程。在這一點(diǎn)上，活性突然下降。

布朗(Bron)和他的團(tuán)隊(duì)充滿信心，因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)了一種有前途的方法，因?yàn)榧词菇?jīng)過(guò)6,000次循環(huán)的重復(fù)測(cè)量，加熱后的顆粒仍然比未處理的顆粒多發(fā)電50%。接下來(lái)，研究人員希望使用X射線衍射更好地理解為什么這些缺陷會(huì)增加活性。他們也正在尋找生產(chǎn)新材料的方法，以便即使經(jīng)過(guò)熱處理也可以保留較小的結(jié)構(gòu)。