科學(xué)家們表示，一種更有效地從水中提取氫的新方法，可能有助于這種可持續(xù)燃料的獲取。

在最近發(fā)表的一篇新論文中，來(lái)自英國(guó)、葡萄牙、德國(guó)和匈牙利等國(guó)的研究人員在《自然通訊》(Nature Communications)雜志上描述了通過(guò)層狀催化劑產(chǎn)生脈沖電流，如何使電解過(guò)程中每毫伏電能所產(chǎn)生的氫氣量幾乎翻倍。

電解，這個(gè)過(guò)程對(duì)任何一個(gè)在高中學(xué)過(guò)化學(xué)的人來(lái)說(shuō)都很熟悉，它利用電流來(lái)分裂水的氫原子和氧原子之間的化學(xué)鍵，釋放出氫氣和氧氣。如果電解過(guò)程中的電流是通過(guò)風(fēng)能或太陽(yáng)能等可再生手段產(chǎn)生的，那么整個(gè)過(guò)程都不會(huì)向大氣中釋放額外的碳，對(duì)氣候變化也不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。氫氣可以作為零排放的燃料，用于公共汽車(chē)、小轎車(chē)等交通工具或家庭供暖。

該團(tuán)隊(duì)的研究重點(diǎn)是尋找一種通過(guò)電催化水分解反應(yīng)生產(chǎn)氫的更有效的方法。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用特定模式的大電流脈沖時(shí)，覆蓋有碲化鉬催化劑的電極在電解過(guò)程中產(chǎn)生的氫氣量會(huì)增加。通過(guò)優(yōu)化酸性電解液中的電流脈沖，他們可以將制造一定量的氫所需的能量減少近50%。

格拉斯哥大學(xué)化學(xué)學(xué)院的阿列克謝·加寧博士領(lǐng)導(dǎo)了這個(gè)研究小組。加寧博士說(shuō)：“目前，英國(guó)約三分之一的能源生產(chǎn)需求是通過(guò)可再生能源實(shí)現(xiàn)的，而在蘇格蘭，這一數(shù)字約為80%。”

“專(zhuān)家預(yù)測(cè)，我們很快就會(huì)達(dá)到一個(gè)臨界點(diǎn)，生產(chǎn)的可再生電力將超過(guò)我們的消費(fèi)需求。然而，就目前的情況來(lái)看，過(guò)剩的能源必須在生產(chǎn)時(shí)就加以利用，否則就會(huì)被浪費(fèi)掉。開(kāi)發(fā)一套健壯的方法來(lái)存儲(chǔ)能量以供日后使用，這一點(diǎn)將至關(guān)重要。”

“電池儲(chǔ)能是一種流行方法，但氫也是一個(gè)很有前途的選擇。我們的研究為更有效、更經(jīng)濟(jì)地從電解中生產(chǎn)氫提供了一個(gè)重要的新視角，我們渴望探索這個(gè)有前途的途徑。”

由于催化增強(qiáng)的程度是由電流控制的，機(jī)器學(xué)習(xí)的最新進(jìn)展可以用來(lái)微調(diào)應(yīng)用電流的正確順序，以達(dá)到最大的輸出。該團(tuán)隊(duì)的下一個(gè)階段是開(kāi)發(fā)一種人工智能協(xié)議，以取代人工控制的輸入，尋找在類(lèi)似催化過(guò)程中最有效的電子結(jié)構(gòu)。

這篇題為《MoTe2在氫氣反應(yīng)中的快速電化學(xué)激活》的論文發(fā)表在《自然通訊》雜志上。這項(xiàng)研究是在格拉斯哥大學(xué)、基爾大學(xué)、里斯本大學(xué)和匈牙利科學(xué)院進(jìn)行的，得到了工程和物理科學(xué)研究理事會(huì)(ESPRC)和卡內(nèi)基基金會(huì)的資助。