加拿大卡爾加里大學(xué)的兩位研究者柯蒂斯與西蒙，最近取得了一個(gè)里程碑式的突破，他們發(fā)明了一種新型“電催化劑”，能夠非常高效且廉價(jià)地將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能。這讓可再生能源的發(fā)展邁出了重要的一步，也為催化劑的研究開辟了一個(gè)嶄新的領(lǐng)域。

讓氫能源不再昂貴

電催化劑，是用于在電解器中催化水分解為氫氣與氧氣的反應(yīng)的一種特殊催化劑。這一反應(yīng)生成的氫氣可以存儲(chǔ)，并隨時(shí)再次轉(zhuǎn)化為電能。整個(gè)過程中唯一的副產(chǎn)品就是電解水，還可以被再利用，堪稱最綠色的能源系統(tǒng)。

研究人員表示，只需一個(gè)迷你冰箱大小的電解器和幾升水，就能為一戶人家存儲(chǔ)和提供可再生能源，不再讓太陽能面板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能白白浪費(fèi)。

而且，電解器的工作中幾乎沒有任何碳排放。雖然電池也可以用來存儲(chǔ)多余電能，但是相比氫來說，電池存儲(chǔ)的效率相當(dāng)之低，而且非常不環(huán)保。

但是，現(xiàn)有的電催化劑大多數(shù)都是用釕或銥之類的有毒稀有金屬，制造出的晶狀金屬氧化物，價(jià)格非常高昂。為了尋找一種廉價(jià)又高效的電催化劑，全世界的科學(xué)家們已經(jīng)努力了許多年。

“這一突破給存儲(chǔ)和再利用風(fēng)能與太陽能提供了一個(gè)相對(duì)廉價(jià)的辦法。”柯蒂斯說道，“對(duì)于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的清潔能源經(jīng)濟(jì)來說，我們的成果意味著邁進(jìn)了非常重要的一步。”

如果普通人也可以用上電解器，那么就可以將自家發(fā)的電或是買來的廉價(jià)電能存儲(chǔ)起來留作后用。如果有余的話，還可以在用電高峰時(shí)期把電“賣回”給電網(wǎng)。

催化劑研究的全新領(lǐng)域

另一位研究者西蒙補(bǔ)充道：“我們的這項(xiàng)突破，還為催化劑材料的制作開辟了一個(gè)嶄新的領(lǐng)域。”

他們將那些便宜、礦藏豐富又無毒的金屬(比如鐵、鈷和鎳)氧化物結(jié)合起來，形成了一種非常松散無章的非晶態(tài)材料。

相比高度美觀而對(duì)稱的晶狀體，這種非晶態(tài)材料堪稱“滿身是坑”，但這些“坑”卻恰恰讓這種結(jié)構(gòu)體擁有了相當(dāng)高的催化能力。“實(shí)驗(yàn)證明，我們研發(fā)的第一代催化劑，就擁有了與現(xiàn)在市面上那些研發(fā)了30年之久的催化劑相同的功效。”西蒙說道，“但其價(jià)格卻便宜了1000倍之多。”

研究人員還表示，他們可以將元素周期表上的任意金屬加入到催化劑成分中。“我們的制造方法為催化劑制造打開了一個(gè)全新領(lǐng)域。”

目前，研究人員正在測(cè)試各種不同的催化劑配方，以求更加深入地理解這種非晶態(tài)材料，并找到最佳的催化劑。他們也在嘗試?yán)眉{米科技提高催化劑的效率。同時(shí)，他們還在制造一種“光電催化劑”(photo-electrocatalyst)，這種催化劑可以借助陽光來讓電解器產(chǎn)生更多的氫。

柯蒂斯和西蒙還將相關(guān)技術(shù)注冊(cè)了專利，并建立了名為“FireWaterFuel”的公司，試圖將他們的研究成果商業(yè)化。他們希望能在2014年讓新型催化劑開始大規(guī)模商用，并在2015年讓普通用戶用上家用電解器。