科學家們表示，一種更有效地從水中提取氫的新方法，可能有助于這種可持續(xù)燃料的獲取。
在最近發(fā)表的一篇新論文中，來自英國、葡萄牙、德國和匈牙利等國的研究人員在《自然通訊》(Nature Communications)雜志上描述了通過層狀催化劑產(chǎn)生脈沖電流，如何使電解過程中每毫伏電能所產(chǎn)生的氫氣量幾乎翻倍。
電解，這個過程對任何一個在高中學過化學的人來說都很熟悉，它利用電流來分裂水的氫原子和氧原子之間的化學鍵，釋放出氫氣和氧氣。如果電解過程中的電流是通過風能或太陽能等可再生手段產(chǎn)生的，那么整個過程都不會向大氣中釋放額外的碳，對氣候變化也不會產(chǎn)生負面影響。氫氣可以作為零排放的燃料，用于公共汽車、小轎車等交通工具或家庭供暖。
該團隊的研究重點是尋找一種通過電催化水分解反應生產(chǎn)氫的更有效的方法。他們發(fā)現(xiàn)，當采用特定模式的大電流脈沖時，覆蓋有碲化鉬催化劑的電極在電解過程中產(chǎn)生的氫氣量會增加。通過優(yōu)化酸性電解液中的電流脈沖，他們可以將制造一定量的氫所需的能量減少近50%。
格拉斯哥大學化學學院的阿列克謝·加寧博士領(lǐng)導了這個研究小組。加寧博士說：“目前，英國約三分之一的能源生產(chǎn)需求是通過可再生能源實現(xiàn)的，而在蘇格蘭，這一數(shù)字約為80%。”
“專家預測，我們很快就會達到一個臨界點，生產(chǎn)的可再生電力將超過我們的消費需求。然而，就目前的情況來看，過剩的能源必須在生產(chǎn)時就加以利用，否則就會被浪費掉。開發(fā)一套健壯的方法來存儲能量以供日后使用，這一點將至關(guān)重要?！?
“電池儲能是一種流行方法，但氫也是一個很有前途的選擇。我們的研究為更有效、更經(jīng)濟地從電解中生產(chǎn)氫提供了一個重要的新視角，我們渴望探索這個有前途的途徑?！?
由于催化增強的程度是由電流控制的，機器學習的最新進展可以用來微調(diào)應用電流的正確順序，以達到最大的輸出。該團隊的下一個階段是開發(fā)一種人工智能協(xié)議，以取代人工控制的輸入，尋找在類似催化過程中最有效的電子結(jié)構(gòu)。
這篇題為《MoTe2在氫氣反應中的快速電化學激活》的論文發(fā)表在《自然通訊》雜志上。這項研究是在格拉斯哥大學、基爾大學、里斯本大學和匈牙利科學院進行的，得到了工程和物理科學研究理事會(ESPRC)和卡內(nèi)基基金會的資助。
