新型制氢电催化剂具有更高的法拉第效率

全世界的研究人员都在积极致力于加速新催化剂的开发，这可以大大降低制氢的成本。已经报道了许多突破性的催化剂，但在实施之前，它们的预期性能往往是未知的，因此需要进一步研究才能实际应用。UNIST的一项新研究引入了一种新型高效制氢催化剂，并证明了其预期的催化性能。

联合国科技大学能源与化学工程学院的Jong-Beom Baek教授及其研究团队成功开发了一种新型水分解氢催化剂，该催化剂由均匀分布并固定在多壁碳纳米管表面的钌(Ru)纳米粒子(MWCNT)或(Ru @ MWCNT)组成。研究小组还评估了钌@多壁碳纳米管的催化性能。结果表明，钌@多壁碳纳米管催化剂在许多方面优于工业铂碳催化剂。据研究小组称，这些新催化剂易于合成，可以大规模生产。

Baek教授说：“除了引入超越现有材料特性的高效、稳定的催化剂，这项研究还旨在评估催化剂电极的催化性能，这是商业化的重要组成部分。”

氢是最丰富的元素，占宇宙的75%，被认为是未来高效环保的能源。目前，大多数氢气是由化石燃料(如天然气)生产的，在这个过程中通常会释放出二氧化碳(CO 2)。作为替代，已经提出了一种利用电将水分解成氢气和氧气的方法，但是这需要使用昂贵的催化剂，例如铂。

因此，贝克教授的团队一直在稳步开发催化剂，不仅比传统的铂催化剂性能更好，而且生产成本更低。Ru @ MWCNT催化剂比之前宣布的有机金属催化剂具有更好的电化学性能。该催化剂在酸性和碱性条件下表现出优异的HER性能，具有低过电位(见图1)、优异的耐久性和高周转频率。

钌@多壁碳纳米管催化剂采用钌纳米粒子均匀分布并锚定在多壁碳纳米管表面的结构。由于其粒度分布小，颗粒均匀，显示出优异的HER性能，因此开发了一种制造工艺。

Duoung Kweon(能源与化学硕士/博士)说：“在现有的结合Ru和CNT的方法中有一种趋势，即在热处理过程中，Ru颗粒会粘在一起，聚集体的尺寸会稳定增加。”这项研究的第一作者。“通过引入‘Ru盐’和‘COOH’，我们抑制了这类粒子的团聚，使得Ru纳米粒子均匀分布在多壁碳纳米管表面。”

为了准确确定新催化剂的性能，除了现有的过电位测量，白克教授还在实际水分解系统的构建和分析中评估了她的性能。他们的研究结果表明，钌@多壁碳纳米管的单位能耗产生的氢气比商业铂/碳高15.4%，法拉第效率(92.28%)比铂/碳(85.97%)高。

Baek教授表示：“以往对氢催化剂的研究主要集中在催化性能本身的评价上，不足以应对水分解系统的实际构建和分析。”"这项研究是有意义的，因为它可以预测她的实际适用性."

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