從理論上而言，氫氣是無碳、無污染的環(huán)保燃料。當(dāng)燃燒氫氣生成能量時(shí)，生成物只有水，但科學(xué)家們也已證明，用水制氫、再儲(chǔ)氫并利用氫都非常困難。
威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校的最新發(fā)現(xiàn)或許讓人們看到了些許曙光。該校化學(xué)系博士后馬克·洛克維斯基同教授金松（音譯）攜手制造出一種新的二硫化鉬結(jié)構(gòu)，研究表明，其可以顯著為水制氫反應(yīng)提速。
研究人員將二硫化鉬的納米結(jié)構(gòu)沉積在一盤石墨上，隨后用鋰對(duì)二硫化鉬進(jìn)行處理，制造出了另外一種具有不同屬性的二硫化鉬結(jié)構(gòu)。科學(xué)家們解釋道，就像碳既能制成供愛美女性佩戴的鉆石，也能制成供小孩寫字用的石墨一樣，二硫化鉬因其不同結(jié)構(gòu)既能做半導(dǎo)體也能做金屬。當(dāng)二硫化鉬在石墨上生長時(shí)，它是半導(dǎo)體；但當(dāng)它經(jīng)過鋰處理就變成了金屬。研究表明，金屬狀態(tài)的二硫化鉬具有非常卓越的催化性能。
洛克維斯基說：“像石墨由一堆容易剝離的薄片組成一樣，二硫化鉬也由能分開的薄片組成。以前的研究證明，具有催化活性的點(diǎn)位于薄片的邊緣。鋰處理的作用主要是：讓二硫化鉬從半導(dǎo)體狀態(tài)轉(zhuǎn)變到金屬狀態(tài)；讓薄片分離，制造出更多邊緣，增加具有催化活性的點(diǎn)的數(shù)目，使催化性能得以大幅提高。”
研究人員表示，新材料由常見的元素鉬和硫組成，成本低廉。更重要的是，它完全避開了水制氫反應(yīng)中的常用催化劑——罕見且昂貴的鉑。洛克維斯基說：“為了降低水制氫反應(yīng)的催化劑成本，大部分科學(xué)家采用的方法是，通過制造微小顆粒來減少鉑的使用，但我們完全不用鉑，新材料的催化性能也很好。最新實(shí)驗(yàn)提出了一種新的提高催化劑性能的方法。”
金松表示：“盡管新材料讓水制氫反應(yīng)的效率得以大幅提高，但與鉑相比仍略遜一籌。接下來，我們將通過對(duì)這一過程的各個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化以及探索相關(guān)化合物的潛能，找到方法提高新材料的性能。人類達(dá)到‘氫經(jīng)濟(jì)’時(shí)代還面臨諸多障礙，但氫燃料在高燃效和污染少等方面的優(yōu)勢(shì)如此明顯，我們必須不斷向前推進(jìn)。我們已經(jīng)制造出了幾毫克這種催化劑，從理論上而言，可以對(duì)這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行大批量生產(chǎn)。”
總編輯圈點(diǎn)
飽含著對(duì)鉑既愛又恨的感情，全世界科學(xué)家對(duì)新型催化劑的探索正一點(diǎn)一點(diǎn)取得進(jìn)步。盡管本研究只是一種新工藝，并不是令人振奮的實(shí)用成果，但從中卻能看出新能源科技一條清晰的研究路線，即求之于催化劑，進(jìn)而求諸于整個(gè)新材料領(lǐng)域的進(jìn)步，核心是提高效率，降低成本，對(duì)氫經(jīng)濟(jì)、燃料電池如此，對(duì)太陽能產(chǎn)業(yè)亦如此。經(jīng)過多年技術(shù)積累，新型催化劑也到了從量變到質(zhì)變而有所突破的時(shí)候，我們靜待新能源叩響家門、車門的聲音。
