300℃烤箱替代高温炉的制氢催化剂研究
过去一天，一项电解水制氢科研新突破在韩国多家媒体报道，被业内广泛关注。
综合多家媒体报道：
浦项科技大学（浦项工科大学）新材料工程系、亲环境材料研究生院金容泰教授、郑尚文博士研究团队，以及首尔大学新材料工程系孙俊宇教授、浦项科技大学新材料工程系金荣光博士研究团队，用仅 300℃的烤箱替代 800℃以上的高温炉，研发出将氢气生产效率提升 6 倍的创新技术。
该研究成果作为材料领域国际学术期刊《先进功能材料》的封面文章，已于 17 日出版。
背景：水电解制氢的瓶颈
太阳能、风力发电的发电量会因天气情况而起伏不定。而氢储能可以解决这种不规律性。
因为可以用多余的电力分解水来制造氢气并储存起来，在需要的时候再将其转化为电力使用，就像“电力储存罐”一样发挥作用。
然而，在将水分解为氢气和氧气的过程中，制造氢气并不难，但制造氧气的过程却太慢且耗费大量电力。
为解决这一问题，能够加快反应速度的“催化剂”是必不可少的。就像烹饪时用大火能让水快速沸腾一样，有了催化剂，水的分解才能既快速又高效。
研究团队在此次研究中关注的材料是具有“钙钛矿”结构的物质。
这种物质结构稳定且成分易于调节，因而作为催化剂受到关注，但它存在颗粒尺寸在 100 纳米以上、反应性较低的局限。
照片展示的是钙钛矿纳米颗粒的珠磨（bead-milling）处理工艺以及通过低温（300℃）析出法提高氧气发生反应活性的情况。（由浦项科技大学提供）
突破：珠磨工艺实现低温析出
研究团队的核心思路是利用“析出（Exsolution）”现象，即钙钛矿内部隐藏的金属离子自发地跑到表面形成纳米颗粒的现象。
原本这一过程需要 800℃以上的高温和长时间的热处理，但研究团队通过“珠磨（Bead milling）”工艺，成功在 300℃的低温下实现了同样的效果。
珠磨是一种将小珠子（beads）与物质一起旋转，施加物理冲击的技术。
就像洗衣机里的衣物和洗衣球相互碰撞去除污渍一样，通过这一过程，将钙钛矿颗粒破碎到 50 纳米以下，同时使晶体结构变得疏松。这样一来，内部的金属就更容易移动到表面了。
通过这种方式研发出的新型催化剂，其氧气发生反应活性是原有钙钛矿催化剂的 6 倍。
更重要的是，将制造温度降至 300℃，能够大幅节省能源成本。这是在大规模生产时能显著提高经济性的核心因素。
成果与展望
金容泰教授表示：“此次研究为高性能、低成本水电解催化剂的研发奠定了重要的转折点，纳米级的精密结构控制技术将成为提高水电解系统效率的关键。”
该研究得到了韩国科学技术信息通信部国家氢气重点研究、纳米材料技术开发项目等的支持。
【信息来源：newsis 等】