当前绿色氢气生产面临的挑战
绿色氢气生产被誉为可持续能源未来的基石,但其广泛应用仍面临诸多障碍。主要挑战在于传统的氢气生产方法,该方法主要排放二氧化碳 (CO2),抵消了这种清洁燃料的环境效益。此外,虽然太阳能和风能等可再生能源有望实现更清洁的能源方式,但由于天气和温度条件波动导致发电不稳定,因此效率低下。
另一个重大挑战是,目前的系统需要贵金属催化剂,而这在经济和环境方面都代价高昂。这些催化剂会随着时间的推移迅速降解,从而降低制氢系统的效率和使用寿命。此外,传统系统存在的火灾风险也带来了安全隐患,必须加以解决才能确保实际应用。
韩国科学技术研究院克服挑战的创新解决方案
为了应对这些挑战,韩国科学技术院(KAIST) 的研究人员开发了一种新型制氢系统,有望彻底改变这一领域。该系统由材料科学与工程系的姜江久教授及其团队领导,采用基于高性能锌空气电池的自供电机制。
这项创新的基石是开发一种名为 G-SHELL 的非贵金属催化剂。该催化剂采用在氧化石墨烯上生长的纳米级金属有机骨架合成,可有效用于多种催化反应,包括氧气生成、氢气生成和氧气还原。通过消除对贵金属的依赖,该系统可显著降低成本并延长催化材料的使用寿命。
此外,锌空气电池具有较高的能量密度和优异的输出特性,即使在长期充放电循环下也能保证稳定运行。水溶性电解质的使用降低了火灾风险,为制氢过程增加了一层安全性。