美國斯坦福大學(xué)研究人員日前發(fā)明了一種低成本水分離器，陰陽電極均采用同種催化劑氧化鎳—鐵，可一周七天每天24小時用水生產(chǎn)氫氣和氧氣，為交通和工業(yè)領(lǐng)域提供清潔、可再生的氫能源。該研究成果刊登在近日出版的《自然·通訊》雜志上。
這項研究的共同作者、斯坦福大學(xué)副教授崔毅（音譯）說：“這種使用單一催化劑的低壓分離器，可連續(xù)工作200多小時分解水產(chǎn)生氫和氧，這是一個創(chuàng)世界紀(jì)錄的性能。”
氫氣是一種無排放的清潔能源，但是需要通過天然氣大規(guī)模制取，而天然氣這種化石燃料會導(dǎo)致全球變暖。科學(xué)家一直試圖開發(fā)一種從水中提取純氫的廉價方式。
傳統(tǒng)的水裂解裝置主要由兩個電極浸沒于水性電解質(zhì)。目前低壓電流應(yīng)用于電極催化水分子分離，一個電極釋放氫氣，另一個電極釋放氧氣。每個電極用不同的催化劑，通常是鉑和銥這兩種稀有且昂貴的金屬。
2014年，斯坦福大學(xué)化學(xué)家戴宏杰（音譯）開發(fā)出一種由一節(jié)普通的1.5伏電池運行，由鎳和鐵制成的分解水的廉價分離器。新研究將此技術(shù)進一步推進。研究人員表示，新型水分離器的獨特性在于，兩個電極使用同一種催化劑即氧化鎳—鐵。這種雙功能催化劑可以連續(xù)分解水超過一周，只需1.5伏穩(wěn)定電壓，在室溫下將水分離效率推高到82%。
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報道，研究人員使用鋰離子電池技術(shù)找到了這個能同時驅(qū)動兩極的低成本催化劑。為了找到適合兩個電極的催化材料，他們借用在電池研究中被稱為由鋰技術(shù)引導(dǎo)的電化學(xué)調(diào)整，以化學(xué)方式將金屬氧化物催化劑變成小顆粒，使得催化劑具有了更好的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性。
在常規(guī)水分離器里，氫和氧的催化劑往往需要不同pH值的電解質(zhì)，為了分解水，需要分開兩個電解質(zhì)，這樣會增加裝置的成本。而現(xiàn)在使用同種催化劑的水分離器可用統(tǒng)一的pH值電解液高效運行。催化劑氧化鎳—鐵既便宜又易生產(chǎn)，還比貴金屬催化劑更穩(wěn)定。
