新型优越制氢催化剂问世

据国外网站报道：想象一下，如果我们每天驾驶氢能汽车代替现有高油耗的汽车，小小的改变却可以有效减少碳排放，我们何乐而不为呢？

现如今，阻碍氢能汽车驶入千万家的主要障碍之一是高效制氢以驱动燃料电池所需要的贵金属铂催化剂。在加州大学默塞德分校和美国桑迪亚国家实验室的共同努力下，降低氢燃料电池成本方面取得成效，利用廉价的复合物制造出像植物叶子的不均匀表面。这些不均匀的表面扩展出的表面积可以像铂一样起到催化作用。

研究带头人，美国桑迪亚国家实验室材料科学家Stanley Chou和加州大学默塞德分校Vincent Tung博士就该研究申请了联合专利，利用廉价的二硫化钼（MoS₂）进行喷印工艺。相较于其他表面结构，涟漪状的“叶片”创造了三倍的催化反应位点，同时新的结构比铂催化剂能经受更高的温度。

这项工作为降低氢动力汽车成本做出努力，而氢动力汽车排放物仅为水，而并非二氧化碳或一氧化碳。

Stanley认为，与传统思维克服重力、粘性和表面张力等因素以塑造形貌不同，新型催化剂的制造是建立在这些自然因素基础上，而并非将他们视为障碍。

Tung认为，这种方法利用自然过程制造廉价燃料电池催化剂，同时喷印过程允许继续沉积，适合大规模的工业应用。

研究团队将MoS₂与水混合，并利用喷印工艺将微米级的液滴喷射到约2英尺高的封闭区域内，在重力作用下液滴下落并分离成平的纳米级的基底。随着后续液滴的滴落，落到平面上的液滴干燥并收缩体积，产生出不均匀的3D表面，就想植物的叶子，有细小的脊、隆起、沟槽及隧道。在液滴降落的过程中，由于“叶子”足够潮湿，各片“叶子”间就像用微小的胶水滴连接在临界点上。因此，各纳米结构并没有连接成片，相反创造了微小的通道，可以吸附更多的氢原子，为进一步拆开化学键。

Stanley解释道，喷印工艺的灵感来源于植物叶片表皮的折叠过程，其机理是植物控制的渗透和扩散机制。

在《Advanced Materials》杂志上研究团队将自己的工作发表，除加州大学默塞德分校和美国桑迪亚国家实验室外，阿卜杜拉国王科技大学、劳伦斯伯克利国家实验室和耶鲁大学的研究人员也对这篇文章做出了贡献。这项研究由美国能源部科学办公室资助，而在加州大学默塞德分校的工作则由大学启动基金资助。