當前綠色氫氣生產(chǎn)面臨的挑戰
綠色氫氣生產(chǎn)被譽(yù)為可持續能源未來(lái)的基石，但其廣泛應用仍面臨諸多障礙。主要挑戰在于傳統的氫氣生產(chǎn)方法，該方法主要排放二氧化碳 (CO2)，抵消了這種清潔燃料的環(huán)境效益。此外，雖然太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源有望實(shí)現更清潔的能源方式，但由于天氣和溫度條件波動(dòng)導致發(fā)電不穩定，因此效率低下。
另一個(gè)重大挑戰是，目前的系統需要貴金屬催化劑，而這在經(jīng)濟和環(huán)境方面都代價(jià)高昂。這些催化劑會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的推移迅速降解，從而降低制氫系統的效率和使用壽命。此外，傳統系統存在的火災風(fēng)險也帶來(lái)了安全隱患，必須加以解決才能確保實(shí)際應用。
韓國科學(xué)技術(shù)研究院克服挑戰的創(chuàng )新解決方案
為了應對這些挑戰，韓國科學(xué)技術(shù)院(KAIST) 的研究人員開(kāi)發(fā)了一種新型制氫系統，有望徹底改變這一領(lǐng)域。該系統由材料科學(xué)與工程系的姜江久教授及其團隊領(lǐng)導，采用基于高性能鋅空氣電池的自供電機制。
這項創(chuàng )新的基石是開(kāi)發(fā)一種名為 G-SHELL 的非貴金屬催化劑。該催化劑采用在氧化石墨烯上生長(cháng)的納米級金屬有機骨架合成，可有效用于多種催化反應，包括氧氣生成、氫氣生成和氧氣還原。通過(guò)消除對貴金屬的依賴(lài)，該系統可顯著(zhù)降低成本并延長(cháng)催化材料的使用壽命。
此外，鋅空氣電池具有較高的能量密度和優(yōu)異的輸出特性，即使在長(cháng)期充放電循環(huán)下也能保證穩定運行。水溶性電解質(zhì)的使用降低了火災風(fēng)險，為制氫過(guò)程增加了一層安全性。
