浦项科技大学 信用:JACS 为了解决能源危机和环境问题，世界各地正在进行研究，从化石燃料转向生态友好和可持续的氢能
最近，POSTECH的一组研究人员提出了一种通过水电解有效生产氢燃料的方法，使用廉价易得的镍作为电催化剂，开创了氢经济时代
由金钟圭教授和博士领导的研究小组
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材料科学与工程系的候选人金在林和一个由郑宇汉教授和博士领导的团队
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化学工程系的侯选人荣荣联合开发了一种掺杂亲氧过渡金属原子的高效镍基催化剂体系，并确定了碱性介质中催化吸附性能和析氢反应动力学之间的关系
这些研究发现因其重要性而被公认为是《美国化学学会杂志》的封面文章
燃料电池是一种生态友好的发电设备，它利用氧气(O2)和氢气(H2)产生水(H2O)的化学反应来发电
在这个过程中，水电解还原作为逆反应发生，分解水生成氢燃料
众所周知，这是大规模生产高纯度氢燃料的最环保、最可持续的方法
然而，它的缺点是成本高且效率低，因为它需要使用贵金属作为电极
为了降低通过水电解产生的氢燃料的单位成本，开发能够最大化氢生产性能的高活性、稳定且廉价的电化学催化剂是至关重要的
为此，联合研究小组设计了一种高效催化剂，将富含稀土的镍与一系列亲氧过渡金属元素相结合，以优化在碱性HER中的吸附能力
该小组进一步证明，掺入亲氧掺杂剂可以有效地控制镍基催化剂表面的吸附性能
为了进一步提高镍基催化剂的her活性，研究人员引入了一种独特的三维(3-D)纳米螺旋(NH)阵列，易于通过斜角共沉积方法制备，具有丰富的表面活性位点、有效的电荷转移路径和开放的传质通道
他们成功地制备了高活性和稳定的掺铬镍NHs催化剂，与传统的镍基薄膜催化剂相比，表现出优异的制氢效率，过电压降低了4倍以上
“这项研究意义重大，因为它为可持续氢能转换系统的高性能和商业化提供了学术基础，”该论文的相应作者金钟圭教授解释说
“高效双金属电催化剂的设计策略和实验方法的核心概念不仅可以应用于水电解质，还可以应用于燃料电池、二氧化碳还原和光电化学系统
预计获得这一原始技术将在环境能源部门产生巨大的连锁反应和技术扩展
" 该论文的合著者郑宇汉教授补充道:“计算化学通过快速找到能够控制催化剂吸附强度的双金属，使得仅使用非贵金属就能制造双金属电催化剂，极大地加速了水电解反应
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