廉價(jià)電催化劑開(kāi)啟全新可再生能源時(shí)代

加拿大卡爾加里大學(xué)的兩位研究者柯蒂斯與西蒙，最近取得了一個(gè)里程碑式的突破，他們發(fā)明了一種新型“電催化劑”，能夠非常高效且廉價(jià)地將電能轉化成化學(xué)能。這讓可再生能源的發(fā)展邁出了重要的一步，也為催化劑的研究開(kāi)辟了一個(gè)嶄新的領(lǐng)域。

讓氫能源不再昂貴

電催化劑，是用于在電解器中催化水分解為氫氣與氧氣的反應的一種特殊催化劑。這一反應生成的氫氣可以存儲，并隨時(shí)再次轉化為電能。整個(gè)過(guò)程中唯一的副產(chǎn)品就是電解水，還可以被再利用，堪稱(chēng)最綠色的能源系統。

研究人員表示，只需一個(gè)迷你冰箱大小的電解器和幾升水，就能為一戶(hù)人家存儲和提供可再生能源，不再讓太陽(yáng)能面板和風(fēng)力發(fā)電機發(fā)出的電能白白浪費。

而且，電解器的工作中幾乎沒(méi)有任何碳排放。雖然電池也可以用來(lái)存儲多余電能，但是相比氫來(lái)說(shuō)，電池存儲的效率相當之低，而且非常不環(huán)保。

但是，現有的電催化劑大多數都是用釕或銥之類(lèi)的有毒稀有金屬，制造出的晶狀金屬氧化物，價(jià)格非常高昂。為了尋找一種廉價(jià)又高效的電催化劑，全世界的科學(xué)家們已經(jīng)努力了許多年。

“這一突破給存儲和再利用風(fēng)能與太陽(yáng)能提供了一個(gè)相對廉價(jià)的辦法。”柯蒂斯說(shuō)道，“對于實(shí)現大規模的清潔能源經(jīng)濟來(lái)說(shuō)，我們的成果意味著(zhù)邁進(jìn)了非常重要的一步。”

如果普通人也可以用上電解器，那么就可以將自家發(fā)的電或是買(mǎi)來(lái)的廉價(jià)電能存儲起來(lái)留作后用。如果有余的話(huà)，還可以在用電高峰時(shí)期把電“賣(mài)回”給電網(wǎng)。

催化劑研究的全新領(lǐng)域

另一位研究者西蒙補充道：“我們的這項突破，還為催化劑材料的制作開(kāi)辟了一個(gè)嶄新的領(lǐng)域。”

他們將那些便宜、礦藏豐富又無(wú)毒的金屬(比如鐵、鈷和鎳)氧化物結合起來(lái)，形成了一種非常松散無(wú)章的非晶態(tài)材料。

相比高度美觀(guān)而對稱(chēng)的晶狀體，這種非晶態(tài)材料堪稱(chēng)“滿(mǎn)身是坑”，但這些“坑”卻恰恰讓這種結構體擁有了相當高的催化能力。“實(shí)驗證明，我們研發(fā)的第一代催化劑，就擁有了與現在市面上那些研發(fā)了30年之久的催化劑相同的功效。”西蒙說(shuō)道，“但其價(jià)格卻便宜了1000倍之多。”

研究人員還表示，他們可以將元素周期表上的任意金屬加入到催化劑成分中。“我們的制造方法為催化劑制造打開(kāi)了一個(gè)全新領(lǐng)域。”

目前，研究人員正在測試各種不同的催化劑配方，以求更加深入地理解這種非晶態(tài)材料，并找到最佳的催化劑。他們也在嘗試利用納米科技提高催化劑的效率。同時(shí)，他們還在制造一種“光電催化劑”(photo-electrocatalyst)，這種催化劑可以借助陽(yáng)光來(lái)讓電解器產(chǎn)生更多的氫。

柯蒂斯和西蒙還將相關(guān)技術(shù)注冊了專(zhuān)利，并建立了名為“FireWaterFuel”的公司，試圖將他們的研究成果商業(yè)化。他們希望能在2014年讓新型催化劑開(kāi)始大規模商用，并在2015年讓普通用戶(hù)用上家用電解器。