无起火风险 韩国科学技术院开发自供电制氢系统

据外媒报道，韩国科学技术院（KAIST）的研究人员开发出新制氢系统，可以克服当前绿色制氢的局限性。借助使用水系电解质的水分解系统，该系统有望避免起火风险，并实现稳定的制氢过程。

（图片来源：韩国科学技术院）

具体来说，由材料科学与工程系Jeung Ku Kang教授领导的团队开发了一种基于高性能锌空气电池的自供电制氢系统。锌空气电池是从空气中吸收氧气作为氧化剂的原电池，其优点是寿命长，但存在电动势低的缺点。

氢气是一种清洁燃料，其能量密度（142 MJ/kg）比传统化石燃料（汽油、柴油等）高出三倍以上。但目前大多数制氢方法都会排放二氧化碳，从而造成环境负担。虽然可以利用太阳能电池和风能等可再生能源来水分解制氢，但天气和温度波动可能导致发电不规律，从而降低水分解效率。

为了克服这一问题，人们日益关注能够产生足够电压（1.23V以上）以分解水的空气电池。然而，实现足够的容量需要使用贵金属催化剂，并且在长期充放电循环中催化剂材料的性能会明显下降。因此，开发对水分解反应（氧和氢析出）有效的催化剂，以及稳定锌空气电池电极中反复充放电反应（氧还原和析出）的材料，具有重要意义。

该团队为此提出在氧化石墨烯上生长纳米级金属有机骨架的方法，以合成对三种不同的催化反应（析氧、析氢和氧还原）有效的非贵金属催化剂材料（G-SHELL）。

研究人员将所开发的催化剂材料集成至锌空气电池的空气阴极中，从而证实其能量密度（797Wh/kg）约为传统电池的五倍，具有高功率特性（275.8mW/cm²），并且即使在反复充放电条件下也具有长期稳定性。

此外，锌空气电池使用水系电解质运行，没有起火风险。该系统结合水电解系统，有望作为下一代储能装置进行使用，从而提供环保的制氢方法。

Kang教授表示：“通过简单方法开发出的催化材料具有高活性和耐久性，适用于低温下的三种不同电化学催化反应。这种基于锌空气电池实现的自供电制氢系统取得了新突破，有望克服目前绿色制氢的局限性。”

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