研究团队开发催化剂可净化城市污水同时提高制氢效率

研究人员设计了一种新型催化剂，旨在提高利用受污染的城市污水生产氢气(一种绿色能源)的反应效率。

随着对化石燃料污染的环境问题日益关注，氢引起了越来越多的关注。水电解技术是一种可持续的过程，利用地球丰富的水来生产氢气。然而，制氢过程中同时发生的析氧反应非常缓慢，导致能量转换效率相当低。

最近，学术界一直在通过将尿素氧化反应与制氢反应相结合来解决这个问题。尿素是尿液中的一种污染物，在氧化过程中释放大量能量，为提高氢气生成效率和厕所废水净化提供了潜在的手段。

最终，有必要找到一种能够有效驱动尿素氧化反应的催化剂，从而提高制氢和废水处理的效率。

为了提高尿素氧化反应的效率，该团队创造了一种称为草酸镍铁(O-NFF)的催化剂。该催化剂将铁 (Fe) 和草酸盐结合在镍 (Ni) 金属上，产生以碎片形式的纳米尺寸颗粒为特征的广阔表面积。这种独特的性能使催化剂能够吸附更多的反应物，促进尿素氧化反应的加速。

在实验中，团队设计的O-NFF催化剂成功地将制氢所需的电压降低至1.47 V RHE(0.5 A/cm 2)，即使在氢氧化钾混合溶液中(1 M) 和尿素 (0.33 M)，Tafel 斜率为 12.1 mV/dec。

研究人员通过使用辐射光子加速器的光电子/X射线吸收光谱证实了催化剂对尿素氧化反应的促进作用，从而进一步验证了催化剂的功效。

Kangwoo Cho 教授和博士 浦项科技大学 (POSTECH) 环境科学与工程系的候选人 Jiseon Kim 与韩国科学技术研究院 (KIST) 合作开展了这项研究。

领导这项研究的Cho表示：“我们开发了一种催化剂，能够净化城市污水，同时提高绿色能源氢气生产的效率。我们预计由金属和有机物合成的O-NFF催化剂将有助于提高工业电解制氢的效率。”