氫燃料電池汽車擁有的高效、節(jié)能、環(huán)保等先進性能，使其越來越受到人們的強烈關注。氫能源作為一類高能量密度的可再生清潔能源，在解決能源與環(huán)境問題領域具有巨大優(yōu)勢。而用電解水方法制備氫氣時，以往多使用成本高昂、儲量稀少的貴金屬催化劑。日前，南京工業(yè)大學開發(fā)出了一種新型的非貴金屬催化劑，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的氧化銥催化劑。這一最新研究成果在Nature Communications上發(fā)表。

南京工業(yè)大學邵宗平教授和周嵬教授團隊多年來一直致力于研究鈣鈦礦材料在能源轉換與存儲中的應用。鈣鈦礦可謂是科研界的“明星”材料，其結構靈活可調、組成元素種類眾多且來源豐富，在包括電解水等眾多的能源轉換與存儲領域，有著極大的應用前景。該團隊繼去年在Science子刊(ScienceAdvances)發(fā)表鈣鈦礦基電解水催化劑的重大突破后，今年，他們首次將反鈣鈦礦材料成功應用到電解水領域，并取得可喜的成果。

“這種反鈣鈦礦基的新型非貴金屬催化劑不僅催化活性高，穩(wěn)定性好，降低了能耗，而且與儲量匱乏、成本高昂(600元/克)的氧化銥相比，價格僅為氧化銥的千分之一，可謂是物美價廉。”據研究團隊周嵬教授介紹，反鈣鈦礦結合了鈣鈦礦結構的靈活性和過渡金屬氮(碳)化物高導電性、優(yōu)異電催化性等優(yōu)點，理論上來說是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ奈鲅醴磻姶呋瘎?/p>

然而，和鈣鈦礦材料有著類似的瓶頸，就是反鈣鈦成相溫度高達幾百甚至上千攝氏度，導致材料燒結嚴重，比表面積低下，活性位點暴露極少。有鑒于此，該研究團隊反復研究，最終開發(fā)出了一種多孔的、具有核殼結構的復合催化劑。

這種復合催化劑不僅制備更容易，同時也展現(xiàn)了良好的穩(wěn)定性，不易溶解。此項工作不僅給科研界的基礎研究提供了一種全新的設計思路，同時，開發(fā)出來的新型非貴金屬催化劑兼具極高的催化活性與穩(wěn)定性，價格非常低廉，在實際應用中顯示出了廣闊的應用前景。

據論文第一作者朱艷萍介紹，電解水制氫的時候，陰極和陽極都會發(fā)生反應，陰極產氫氣，陽極產氧氣。陽極的反應很慢，會限制整體的催化效率，“所以我們開發(fā)的這種陽極的非貴金屬催化劑，使得產氧氣的速度變快了，這樣，產氫氣就不會被拖后腿，制備氫氣的整體效率也大大提高了。”