韓國科學家開發低成本綠色氫氣生產新材料

科學家在生產更便宜的綠色氫氣方面取得新突破。

由韓國漢陽大學ERICA校區的研究團隊領導，研究人員通過調整硼摻雜和磷含量，利用金屬有機框架開發了基於鈷磷化物的納米材料。這些材料的性能優於傳統電催化劑，且成本更低，使其適合大規模氫氣生產。

漢陽大學的李承賢教授表示，這些發現為設計和合成下一代高效率催化劑提供了藍圖，能顯著降低氫氣生產成本。

這一方法有助於降低氫氣生產成本
研究人員採用了創新策略來創建這些材料，使用基於鈷的金屬有機框架（MOFs）。

漢陽大學的查敦燦表示：「MOFs是設計和合成具有所需組成和結構的納米材料的優秀前驅體。」

研究人員在鎳泡沫上生長鈷金屬有機框架，隨後對該材料進行了與硼氫化鈉的後合成修飾反應，實現了硼的整合。接著，使用不同量的亞磷酸鈉進行磷化過程，形成了三種不同的硼摻雜鈷磷化物納米片。

低成本氫氣生產
實驗顯示，所有三種樣品均具有較大的表面積和介孔結構，這些特徵有助於提高電催化活性。因此，所有三種樣品均展現出優異的氧化還原反應（OER）和氫氣演變反應（HER）性能，其中使用 0.5 克亞磷酸鈉製成的樣品（B-CoP0.5@NC/NF）表現最佳。值得注意的是，該樣品的 OER 和 HER 的過電位分別為 248 和 95 毫伏，顯著低於之前報告的電催化劑。

研究人員指出，密度泛函理論計算支持了這些發現，並闡明了硼摻雜和調整磷含量的作用。具體來說，硼摻雜和最佳磷含量促進了與反應中間體的有效相互作用，從而實現卓越的電催化性能。

以往的實驗集中於電化學水分解，這一過程利用電力將水分解為氫氣和氧氣。結合可再生能源，這一方法為氫氣的可持續生產提供了可能，並能有助於減少溫室氣體。

然而，目前使用此方法大規模生產氫氣並不可行，因為需要使用昂貴的稀土金屬製成的催化劑。

因此，研究人員正在探索更具經濟效益的電催化劑，例如由各種過渡金屬和化合物製成的催化劑。

清潔氫氣的低成本生產有助於減少溫室氣體排放，對抗氣候變化，滿足全球對清潔和可再生能源的迫切需求。

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