新型自修复电解水制氢催化剂

据外媒报道，从水中制取氢气时，由于化学腐蚀的不可避免性，将对所用的催化剂造成腐蚀，进而影响产氢量。为了解决这一问题，波鸿大学化学研究中心的化学家开发出具有自愈性的新型催化剂。在水电解制氢的腐蚀条件下，只要催化剂的组成成分存在于电解质溶液中，这一新型催化剂就可以自发形成于电极表面。来自波鸿大学的Stefan Barwe、Wolfgang Schuhmann、Edgar Ventosa等在Angewandte Chemie国际版杂志上对这一成果进行了报道。

氢气被认为是未来能源。但是，找到合适的催化剂来制取氢气是一直是一大难题。目前合成氢气大多是电解水得到的，在电解过程中，一极产生氢气，另一极产生氧气。电解期间，催化层覆盖在电极上，会受到化学腐蚀而失效。

在可行性研究中，波鸿大学的化学家展示了创建具有高度稳定性的催化剂膜的新方法。他们将粉末形式纳米催化剂颗粒添加到电解质溶液中。通过电极室颗粒与电极表面发生碰撞，基于静电吸引力会形成新的颗粒膜。表面带有正电荷的颗粒沉积在阳极，表面带有负电荷的颗粒沉积在阴极上，实现了催化膜的再生。通过相同的机理，催化剂膜会在反应期间再生。溶液中的新纳米颗粒移动到电极会修复磨损的催化剂膜。只要溶液中存在催化剂颗粒，这一自愈过程就会持续进行。研究人员分别测试了两种不同的催化剂粉末用于不同电极（镍基材料和钴基材料）的使用效果。通过电子显微镜观察确认，两种实验电极上都形成了新的纳米薄膜。测试结果还表明，新形成的催化剂膜可以稳定工作几天，确保电解水产生氢气。

在未来的研究中，化学家将进一步深入研究催化剂颗粒尺寸以及电解质溶液对催化剂效率和稳定性的影响。波鸿大学的这一研究项目得到了德国研究基金会以及德国联邦教育和研究部的支持。