科学家说，一种新的机理未知的催化剂可以帮助人们从水中获取燃料，并改善燃料电池。
把水分解成组成水的氢元素和氧元素对于清洁可再生燃料的发展来说是一个重要的起始点。从水中生产氢气也可以作为贮存过量可再生能源的一个办法。
这是一个植物已经通过光合作用掌握的过程，而人类正在努力复制这个过程。
斯坦福大学化学工程学院(Stanford University's Department of Chemical Engineering)界面科学与催化中心(the SUNCAT Center for Interface Science and Catalysis)的研究员Thomas Jaramillo说，“光合作用非常擅长氧化水，但事实上许多类似的人工过程做得还不是很好。”
许多从水中生产氢气和氧气的人工方法需要过于昂贵的材料，需要过多的能量，或者在像燃料电池的酸性电解液这样的现实世界的条件下分解过快。
但是通过分解水来生产氢气可能是减少温室气体排放的一个重要方法。Jaramillo观察到，全球每年生产超过500亿千克的氢气，而其中超过95%是以化石燃料为原料，通过甲醇蒸汽重整这样的过程得到的。
Jaramillo和他的合作者寻找开发的是析氧反应的催化剂，析氧反应是水分解过程中慢得出了名的部分。催化剂是一种加速一种化学反应或者降低反应开始所需能量而不需要消耗自身的一类物质。使催化剂活性周期更久，起效更快，以及消耗更少能量都可以使生产可再生氢气这一过程成本更低，效率更高。
上周在《科学》（Science）杂志上发表的一篇论文中，研究团队提出了一种可以在严酷环境下工作并击败所有其他竞争者的析氧催化剂。
“这篇论文最大的成就在于，我们找到了一种在酸性环境下稳定工作的催化剂，”SLAC国家加速器实验室(SLAC National Accelerator Laboratory)的一名科学家，论文的作者之一Yasuyuki Hikita说，“我们找到的这个催化剂的活性打破了记录。”
对于析氧反应催化剂来说，关键的评价标准之一就是过电位，或者说推动反应所需要的电压。以前的记录是320毫伏，但是这一新催化剂只需要270-290毫伏的过电位来达到相同的氧气产量。
Hikita说这是在效率方面的一个巨大进步，而且会大幅减少未来全天候运行的制氢工厂所需要的能源。
该研究中使用的催化剂是一种薄薄的晶体，要尽可能的平整，并有一层氧化铱和一层氧化锶铱。有了这个平整的，薄薄的晶体，研究者对他们的模型就有了一个更好的比较标准。
“氧化铱是目前所知唯一可以在酸性条件下工作的催化剂，”Hikita说。
在实验中，研究者也发现了催化剂的性能随着时间会逐渐提高。测试证明，催化剂的表面发生了变化，但加速析氧反应的机理仍然是未知的。Hikita说，“在极小的尺度下，部分锶进入了溶液当中，现在我们仍然不确定原因。”
研究者现在正致力于使他们的析氧催化剂更高效，更便宜，同时也在通过测试一些物理性质来研究，究竟是什么让这一材料表现出色。“铱仍然是一种很贵的材料，”Hikita说，“在达到相同性能下，我们能够减少多少铱的使用？对于实际的工业应用来说，我们需要减少很多，很多。”
“要制造出更好的催化剂，前进的空间远比我们走过的要多，”Jaramillo说。“你可以想象有那么一种催化剂，比我们现在制造出来的要好上万倍。”
翻译/陈璟仪
审校/张哲
新的催化剂可以便宜地分解水分子
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