晨报讯 近日，记者从中国科大获悉，该校吴宇恩教授课题组运用创新工艺，在氧气析出催化剂上取得重大突破，为电解水制氢的工业化推进重要一步。
氢能被许多人称为“终极能源”，如今它已走进了我们的生活，例如新能源汽车中的燃料电池常用的燃料就是氢气。然而，氢气高效廉价的制取是氢能市场化的一个难点，也是关键一环。其中，电解水是最被看好的制备方式之一，但是，电解水过程中必需的高效廉价的氧气析出催化剂是当前面临的最困难挑战之一。
一个可作为催化关键元素的钌金属市价为19.5-20.5元/克，不仅价格低廉，地球储量也更丰富，如果用于工业，能够有效降低氢气制备成本，便于其推广。可惜的是，在强酸、强氧化性环境中，二氧化钌在高的工作电位下极易被氧化为四氧化钌，从而失去催化活性。最主要原因是二氧化钌中的晶格氧参与了产物氧气的析出。因此，开发出一种高活性和高稳定的钌单原子催化剂，是解决上述问题最有潜力的途径。
面对提高钌基催化剂在酸性氧析出中的稳定性这个公认的世界难题，中国科大吴宇恩教授团队早在2014年就开始研究钌元素的应用。为实现高效廉价的电解水制氢，该团队经过多年的实验探索，创新性地提出利用抗氧化能力和抗溶解能力强的铂基合金为载体，利用表面缺陷工程技术捕获和稳定单原子的方法，成功制备了钌单原子合金催化剂。该钌单原子合金催化剂相对于商业钌基催化剂的过电位降低了大约30%，稳定性提高了近10倍。该成果被选为本月的《自然-催化》封面文章。
“相关实验证实该钌单原子合金催化剂相比于商业钌基催化剂，在酸性电解水反应中具有更好的活性、抗过氧化和抗溶解能力。”研究人员么艳彩博士说。针对该研究，相关专家表示，高效廉价制取氢气的一个圣杯，即将被科研人员夺取，标志着向氢能广泛应用的绿色未来迈进了一大步。
在这项研究中，研究人员不仅成功制备出高效催化剂，而且从中深受启发。吴宇恩教授表示，利用金属、合金载体调控单原子电子结构的策略，可以应用于其它反应体系中，这或许能为许多类似的科学问题提供思路。（记者 刘畅司晨）
