隨著世界從基于化石燃料的能源經濟轉型，許多人寄希望于氫能成爲主導的能源貨幣。但目前，不使用化石燃料生産“綠色”氫還無法在我們需要的規模上實現，因爲這一過程需要使用到極其稀有的金屬——銥。

日本RIKEN可持續資源科學中心（CSRS）的研究人員在《科學》雜志上發表的一篇研究中報告了一種新方法，該方法將銥的使用量減少了95%，同時保持了氫生産的速率，這一突破可能徹底改變我們生産生態友好型氫的能力，並幫助引入碳中和的氫經濟。

氫是一種真正的可再生能源，但要從水中提取氫，以能夠與基于化石燃料的能源生産相媲美的規模進行，目前還無法實現。目前全球能源生産幾乎達到18太瓦，這意味著在任何給定時刻，全球平均産生約18萬億瓦的電力。爲了替代化石燃料，替代的綠色能源生産方法必須能夠達到相同的能源生産速率。

綠色提取水中氫的方法是通過電化學反應，這需要催化劑。迄今爲止，最好的催化劑是稀有金屬，其中銥是最佳選擇。但銥的稀缺性是一個大問題。“銥非常稀有，以至于將全球氫生産擴大到太瓦規模，估計需要40年的銥儲量，”共同第一作者Shuang Kong說。

RIKEN CSRS的生物功能催化劑研究團隊正試圖繞過銥的瓶頸，尋找其他能夠長時間高速率生産氫的方法。長遠來看，他們希望開發基于常見地球金屬的新催化劑，這將是高度可持續的。事實上，該團隊最近成功地使用一種錳氧化物作爲催化劑，穩定了綠色氫的生産，達到了相對較高的水平。然而，以這種方式實現工業級生産仍然有幾年的時間。

“我們需要一種方法來彌合基于稀有金屬和基于常見金屬的電解器之間的差距，這樣我們就可以逐漸過渡多年，完全實現可持續的綠色氫，”Nakamura說。當前的研究正是通過將錳與銥結合來實現這一點。研究人員發現，當他們在錳氧化物上分散單個銥原子，使它們不接觸或聚集在一起時，質子交換膜（PEM）電解器中的氫生産可以以與單獨使用銥時相同的速率維持，但銥的使用量減少了95%。

有了這種新催化劑，連續氫生産超過3000小時（約4個月）在82%的效率下成爲可能，而沒有退化。“錳氧化物和銥之間意想不到的相互作用是成功的關鍵，”共同作者Ailong Li說。“這是因爲由此産生的銥處于罕見且高度活躍的+6氧化態。”

Nakamura認爲，新催化劑實現的氫生産水平具有立即實用性的高潛力。“我們期望我們的催化劑能夠輕松地轉移到實際應用中，”他說，“這將立即增加當前PEM電解器的容量。”

研究團隊已經開始與行業合作夥伴合作，他們已經能夠改進最初的銥-錳催化劑。展望未來，RIKEN CSRS研究人員計劃繼續研究銥和錳氧化物之間的具體化學相互作用，希望進一步減少必要的銥的量。同時，他們將繼續與工業合作夥伴合作，並計劃在不久的將來在工業規模上部署和測試新催化劑。

這項研究不僅展示了在氫能源生産中減少稀有金屬依賴的潛力，而且強調了催化劑創新在推動綠色能源轉型中的重要性。那麽，您如何看待這種新型催化劑在氫能源生産中的應用前景？您認爲它將如何影響全球能源結構和環境可持續性？歡迎在評論區分享您的想法，與我們共同探討這一激動人心的能源技術進步。

參考資料：DOI： 10.1126/science.adg5193