城大研新型電解水製氫催化劑 為解決能源危機帶來新希望

香港城市大學研發出兩款高效而價格低廉的新型電解水製氫催化劑，為能源危機提供可持續的綠色解決方案。

可大規模生產 有助降低氫氣價格

氫氣是潔淨及可再生能源，可作化石燃料的替代品。生產低成本、高性能的氫催化劑是能源領域的核心問題。由城大學者領導的科研團隊，最近開發一種嶄新、極為穩定且高效的氫氣釋放反應（hydrogen evolution reaction，簡稱HER，又稱析氫反應）電催化劑。

電化學HER是一種獲廣泛應用的製氫方法，但商用的HER電催化劑一般由貴金屬製成，價格昂貴。單原子催化劑因其高活性、最大化的原子效率和最小化的催化劑用量，在催化HER應用上大有前景，科學家對此作深入研究。然而，傳統單原子催化劑的製造過程過於複雜，且須用上大量能源和時間。

新的電催化劑是基於二維礦物凝膠納米片，不含貴金屬，因而可作大規模生產，有助於在未來降低氫氣的價格。

城大機械工程學系兼材料科學及工程學系講座教授呂堅教授領導這項研究。他說：「與其他常見的單原子基質前驅體，如多孔框架及碳相比，我們發現礦物凝膠在大規模生產電催化劑上有極大優勢。因為其原料容易獲得，合成過程既簡單又環保，且所需反應條件溫和。」

實驗結果證明，新研發的催化劑電催化活性性能優異，且耐久及極為穩定。團隊的科研成果已於《自然通訊》發表。

研發高效催化的結構基礎

呂教授的團隊還取得另一突破，就是研發出一種新型析氫催化劑。呂教授說：「研究團隊使用一種名為磁控共濺射的簡單方法，成功製作一種高效、低成本的鉑基電催化劑替代品，為這個問題找到有效解決方案。」

這種新型電催化劑基於AlMnRu（鋁、錳和釕）膜，同時具備晶態與非晶態的雙相合金納米結構。使用雙相材料是因為每個相各具優點：納米晶態相的局部化學不均勻性、短程有序與嚴重的晶格畸變有其可取之處，而非晶態具有大量的活性位點，且其發生析氫反應的能源障礙更低。

呂教授解釋說：「這種鋁基合金電催化劑具有獨特的黏合狀態，小型的晶格尺寸，晶態及非晶態共存，為高效的催化提供了結構基礎。我們選取鋁而非貴金屬作為催化劑的主要成分，同時選取比鉑廉價的釕作為貴金屬成分。」

這項創新成果已發表於頂級科學期刊《科學進展》。

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