研究人員開發出一種先進的鉑奈米催化劑，可顯著提高氫氣生產效率。這種突破性的混合催化劑具有更高的活性和穩定性，並有望應用於氫動力汽車。韓國國土交通部的數據顯示，到2022 年，韓國登記在冊的氫動力汽車約有3 萬輛，比2018 年增加了三倍。然而，韓國只有135 個加氫站。

要使氫能更容易被車輛使用，並被公認為可靠的替代能源，就必須降低氫氣的生產成本，確保其經濟可行性。這一目標的核心是優化電解-氫進化過程的效率，該過程從水中製取氫氣。最近，由浦項科技大學（POSTECH）化學系的In Su Lee 教授、Soumen Dutta 研究教授和Byeong Su Gu 組成的研究小組透過開發鉑奈米催化劑，顯著提高了氫這種綠色能源的生產效率。用於氫氣進化的三金屬雜化奈米催化劑的機制圖解。資料來源：POSTECH他們透過逐步沉積兩種不同金屬的方式完成了這項創舉。他們的研究成果發表在《Angewandte Chemie》上，這是一份備受推崇的專注於化學領域的期刊。在催化劑表面的特定位置選擇性地沉積不同的材料（其尺寸在奈米範圍內）帶來了巨大的挑戰。意外沉積可能會阻塞催化劑的活性位點或乾擾彼此的功能。這種困境阻礙了在單一材料上同時沉積鎳和鈀。鎳負責活化水的分裂，而鈀則促進氫離子向氫分子的轉化。三金屬雜化催化劑的合成與氫演化示意圖。資料來源：POSTECH

研究小組開發了一種新型奈米反應器，可精細控制沉積在二維平面奈米晶體上的金屬位置。此外，他們還設計了一種奈米級精細沉積工藝，使不同的材料能夠覆蓋二維鉑奈米晶體的不同面。這種新方法開發出了一種”鉑-鎳-鈀”三金屬混合催化劑材料，透過連續沉積，鈀和鎳奈米薄膜分別選擇性地覆蓋了二維鉑奈米晶體的平面和邊緣。混合催化劑具有獨特的鎳/鉑和鈀/鉑界面，分別用於促進水分離和氫分子生成過程。因此，這兩個不同過程的協同作用大大提高了電解-氫演化的效率。研究結果表明，與傳統的鉑碳催化劑相比，三金屬混合奈米催化劑的催化活性提高了7.9 倍。此外，這種新型催化劑還具有顯著的穩定性，即使在反應時間長達50 小時後仍能維持較高的催化活性。這就解決了異質介面之間的功能幹擾或碰撞問題。領導這項研究的In Su Lee 教授樂觀地表示：”我們成功地開發出了在混合材料上形成的和諧異質界面，克服了工藝上的挑戰。我希望研究成果能廣泛應用於氫反應催化材料的開發。”