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　　就二氧化碳中性能源生產(chǎn)而言，氫是一個(gè)備受爭議的選擇。

　　將水分解成氧和可儲(chǔ)存的氫的電解槽單元由可再生資源提供電力，主要由風(fēng)能和太陽能產(chǎn)生。然而，催化劑是促進(jìn)這一過程的必要條件。迄今為止，貴金屬氧化物如二氧化釕和二氧化銥被用作基準(zhǔn)催化劑。然而，這些金屬價(jià)格昂貴、稀有，而且在酸性和堿性環(huán)境中都不穩(wěn)定。

　　高丹丹（音譯）博士是美茵茨約翰內(nèi)斯·古騰堡大學(xué)（JGU）的初級(jí)小組組長，也是德國研究基金會(huì)資助的沃爾特本杰明獎(jiǎng)學(xué)金獲得者，她和她的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功地設(shè)計(jì)了一種使用鈷和鎢的替代形式的催化劑，這些元素很容易以低成本獲得。

　　高丹丹博士說：“我們的催化劑的獨(dú)特之處在于，隨著時(shí)間的推移，它的性能實(shí)際上會(huì)提高，而傳統(tǒng)的催化劑要么保持穩(wěn)定的性能，要么會(huì)因?yàn)椴粔蚰陀枚ヒ恍┬阅堋?rdquo;

　　“經(jīng)過優(yōu)化過程，活性甚至高于基準(zhǔn)催化劑。”高和她的團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果最近發(fā)表在《Angewandte Chemie International Edition》雜志上。

　　是什么導(dǎo)致了自我優(yōu)化過程？

　　研究人員進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和理論研究，以找到催化劑非凡的自我優(yōu)化能力的解釋。

　　他們能夠確定催化鈷鎢氧化物的化學(xué)性質(zhì)在水分解過程中發(fā)生了變化。雖然鈷最初主要以Co²⁺的形式存在，但它越來越多地轉(zhuǎn)化為Co³⁺。

　　同時(shí)，原鎢W⁵⁺離子與W⁶⁺離子的比例向有利于后者的方向偏移。

　　高解釋說：“在水的分解過程中有兩個(gè)反應(yīng)。析氫反應(yīng)（HER）產(chǎn)生氫氣，析氧反應(yīng)（OER）產(chǎn)生氧氣。”

　　“析氧反應(yīng)（OER）代表了整個(gè)反應(yīng)的瓶頸。這就是為什么我們?nèi)绱酥铝τ陂_發(fā)一種能夠促進(jìn)OER半反應(yīng)的催化劑。”

　　雖然OER最初是由鎢活性位點(diǎn)引起的，但隨著時(shí)間的推移，這一過程會(huì)轉(zhuǎn)移到鈷活性位點(diǎn)。此外，催化劑的電化學(xué)活性表面積也隨著時(shí)間的推移而增加。研究小組還觀察到表面親水性的變化。它對(duì)水的親和力逐漸增加，這在電化學(xué)水分解的情況下特別有益。

　　高得出結(jié)論：“總的來說，我們記錄到明顯降低的過電位和增加的電流密度，伴隨著OER動(dòng)力學(xué)的大幅增加。所有這些對(duì)未來的氫氣生產(chǎn)都是積極的消息。”

　?。ㄋ夭膩碜裕?span style="font-family: "PingFang SC", Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 13px;">Johannes Gutenberg-Universität Mainz 全球氫能網(wǎng)、新能源網(wǎng)綜合）