开发纳米催化剂以克服水电解技术的局限性

绿色氢气可以通过水电解技术生产，该技术利用可再生能源将水分解为氢气和氧气，而不排放二氧化碳。然而，目前绿氢的生产成本约为每公斤5美元，比从天然气中获得的灰氢高出两到三倍。

为了实现绿色氢的实际应用，需要创新水电解技术来实现氢经济，特别是对于由于地理原因可再生能源的利用受到限制的韩国。

韩国科学技术院(KIST)能源材料研究中心KyungJoongYoon博士的研究团队开发出一种用于高温水电解的纳米催化剂，可以在高温下保持超过1A/cm2的高电流密度。长时间处于600°以上的温度下。该工作发表在《化学工程杂志》上。

尽管迄今为止纳米材料在高温下的降解机制尚不清楚，但该团队确定了纳米材料异常行为的根本原因并成功解决了问题，最终提高了现实水电解电池的性能和稳定性。

电解技术可分为低温电解和高温电解。虽然在100摄氏度以下的低温电解早已开发出来，技术也更加成熟，但在600摄氏度以上的高温电解可提供更高的效率，被认为是下一代技术，具有进一步降低成本的巨大潜力-向下。

然而，由于高温降解(例如腐蚀和结构变形)导致缺乏热稳定性和寿命不足，其商业化受到阻碍。特别是广泛用于提高低温水电解装置性能的纳米催化剂，在高工作温度下会迅速劣化，使其难以有效地用于高温水电解。

为了克服这一限制，该团队开发了一种新的纳米催化剂合成技术，可以抑制导致高温降解的有害化合物的形成。

通过使用透射电子显微镜系统地分析纳米级现象，研究人员识别出了导致严重结构改变的特定物质，例如碳酸锶和氧化钴，并成功去除它们，从而获得了化学和物理性质高度稳定的纳米催化剂。

当团队将纳米催化剂应用于高温水电解槽时，氢气产率提高了一倍以上，并在650°下运行400多个小时而没有降解。该技术还成功应用于实际的大面积水电解槽，证实了其巨大的规模化和商业应用潜力。

KyungjoongYoon博士表示：“我们新开发的纳米材料实现了高温水电解技术的高性能和稳定性，有助于降低绿氢的生产成本，使其在未来与灰氢具有经济竞争力。”KIST的。

“为了商业化，我们计划与工业电池制造商合作开发用于大规模生产的自动化处理技术。”