绿色制氢：电化学的跨学科挑战
2021年11月22日
文章
分享文章
利用可再生能源绿色制氢是一种正在被探索的战略，以减少对化石燃料的依赖并进一步减碳。从环境角度来看，这种方法非常有吸引力，因为在电解过程中使用温和的条件，并且在燃料电池中使用氢气时不会产生温室气体。
然而，电解和燃料电池系统的经济性在很大程度上依赖于电力和镍、铂、铱和钛等金属的成本。为了使绿色制氢成为经济可行的选择，必须尽量降低成本，尤其是电力成本。在过去几十年中，太阳能电池板变得更加高效且价格合理[1]，但要提高绿色制氢的成功率，还有很多工作要做。更高效的电解槽可以更好地利用输入电力，开发更便宜、更耐用的部件可以降低资本和运营成本。
查看我们关于绿色制氢和化学过程脱碳的相关博客文章。
绿色制氢的跨学科挑战
电解槽主要是电化学设备，带有负责水分解的催化剂（图1）。优化电解槽相关的科学挑战正吸引着未受过电化学培训的研究人员的注意。寻找高效的HER（析氢反应）和OER（析氧反应）电催化剂也激发了无机化学家和物理学家的兴趣。开发更好的隔膜需要有机和聚合物化学方面的专业知识。优化催化剂油墨及其与基材的相互作用需要材料科学家的专业知识。燃料电池堆内的热量和质量流量管理以及电厂平衡则需要工程方面的努力。显然，绿色制氢的不断发展鼓励了许多学科的科学家和工程师的合作。其结果是创造力和洞察力的涌入，以及令人兴奋的新材料和新技术的开发。
图1. 在碱性和酸性介质中，电解水在阴极和阳极分别发生半反应的示意图。
