钨钼石墨烯将降低氢燃料电池成本

氢能源被视为 21 世纪最具发展潜力的清洁能源，世界各国都已在氢能源电池领域取得巨大进展并力争走在前沿。但是，“清洁能源经济”如同挂在驴子眼前的胡萝卜，近在眼前，却永远只差一步，21世纪已经过了17个年头，氢能源仍没有真正取代石化产品而大规模进入平民的生活。

氢能源燃料电池制取的关键问题是如何廉价制氢和如何低成本贮氢，由于不能有效解决这两个问题，特斯拉、比亚迪电动汽车现在还只能以锂电池为动力，由于锂电池的应用似乎已到极限，特斯拉仍不断地研究新的动力能源电池，可能是超级电容器，也可能是水解氢电池。

电解水制氢是传统的制氢方法，制氢原理相当简单，由浸没在电解液中的一对电极，以及中间隔一层防止氢气渗透的隔膜，构成水电解室。电解液一般是含有30%左右氢氧化钾的溶液，当接通直流电后，水就分解为氢气和氧气。水电解制氢，技术成熟、设备简单、不产生污染、可制得氢气纯度高、但其缺点是耗能大，制氢成本高，需要用到铂催化剂，其成本比汽油约高一倍至二倍，没有亲民的价格何谈普及。

目前国际上许多科研团队都在科技创新，以降低能耗和成本，近日，美国宾夕法尼亚州立大学的一个科研团队联合中国清华大学的科研团队，公布了一种低本解制取氢能源燃料电池的研究成果。科学家认为，催化剂是水解氢最重要的组成部分，虽然铂对于氢能源电池来说是最完美的催化剂，但是用铂的价格让人望而却步，只有降低催化剂的成本，氢气电池才有希望成为石化燃料的替代品。

钨家族中的碳化钨是目前已知替代铂金催化剂的最有效化合物，但是多年来，碳化钨作为电催化剂应用于电水解氢化学领域却未能表现出与铂相当的催化活性，随着纳米技术的发展，具有特殊功能单层材料一一进入学者们的研究范围，纳米单层二硫化钨作为一种新型的类石墨烯材料，也被用来研究水解氢催化性能。

然而在实验中人们发现，二硫化钨是半导体，这限制了其传导电子的能力。为了解决这个问题，该团队增加了一种高度导电形式的碳氧化还原型氧化石墨烯。然后，为了进一步降低自由能，还加入二硫化钼，形成钨钼和石墨烯相互交替的—二硫化钨薄膜。通过复合，二硫化钨薄膜从200毫伏将水分解一半所需的电压比原来碳化钨催化剂降低了一半。

从理论的角度来看，这意味着电水解氢电池的生产将降低一半的成本。三种纳米材料结合，其催化活能性能接近或超过铂催化剂，并且成本价格得到控制，这项成果是水解氢电池平民化的又一大突破。科学家认为，氢电池能源将加速步入人们的生活中，氢燃料电池不仅可以在为汽车提供清洁能源，还有望全面取代锂或硅在手机，太阳能等许多领域的应用，将是更清洁、更持久，更经济的可持续能源。（中钨在线：伟平）

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