韩国研究团队开发新型硼掺杂磷化钴催化剂 推动绿色制氢技术发展
2025-06-13 16:27
来源:汉阳大学
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韩国汉阳大学ERICA校区的研究团队在绿色制氢技术领域取得重要突破。由Seunghyun Lee教授带领的研究小组成功开发出一种基于硼掺杂磷化钴纳米片的新型高效电催化剂,这项成果为解决当前制氢技术面临的成本问题提供了创新解决方案。该研究团队包括Dun Chan Cha等研究人员,他们通过精确调控催化剂结构和成分,显著提升了电化学水分解制氢的效率和经济性。这种利用金属有机骨架开发的新型电催化剂具有优异的电催化性能和高效率,同时成本低廉。这些电催化剂有望实现大规模制氢,从而有助于减少温室气体排放

在全球能源转型的背景下,绿色制氢技术的重要性日益凸显。电化学水分解法因其环保特性备受关注,但长期以来受限于贵金属催化剂的高成本问题。传统铂基催化剂虽然性能优异,但昂贵的价格制约了其大规模应用。研究团队采用金属有机骨架作为前驱体,通过创新性的硼掺杂工艺和磷含量调控,成功制备出具有特殊介孔结构的纳米片催化剂。研究人员首先在镍泡沫基底上生长钴基金属有机骨架,随后通过硼氢化钠处理实现硼元素掺杂,最后精确控制次磷酸钠用量完成磷化过程。

实验结果显示,优化后的催化剂样品展现出卓越性能。在析氢反应中过电位低至95mV,析氧反应过电位仅为248mV,在标准测试条件下电池电压仅需1.59V。特别值得注意的是,该催化剂在高电流密度下的性能超越了商业铂碳和氧化钌催化剂,同时展现出优异的稳定性,能够连续运行100小时以上而保持性能不变。理论计算分析表明,适度的硼掺杂有效优化了催化剂的电子结构,增强了其与反应中间体的相互作用,从而显著提升了催化活性。

这项研究成果为降低绿色氢气生产成本提供了切实可行的技术路径。研究团队建立的制备方法具有可扩展性,为未来工业化生产奠定了基础。该技术有望与可再生能源发电系统相结合,构建完整的绿色氢能产业链。随着全球对清洁能源需求的持续增长,这项突破性研究将为能源转型提供重要技术支持。研究团队表示,下一步将重点推进催化剂的工业化放大生产,并探索其在更广泛能源转换领域的应用潜力。

更多信息: Dun Chan Cha 等人,《通过磷活化钴金属有机框架 (Co-MOF) 实现可调硼掺杂磷化钴纳米片用于高效碱性水分解》,Small (2025)。期刊信息: 小

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