在寻求清洁的替代能源的过程中,氢是最受欢迎的。它不仅可以在燃烧时释放大量能量,而且燃烧氢气的主要副产品是纯水,无污染。
最大的障碍是获得足够量的纯氢来燃烧。因此,科学家们正在研究析氢反应,或称HERs,这是一种分水技术,在这种技术中,覆盖有催化材料的电极被插入水中并通电。电、催化剂和水的相互作用产生一种清洁的燃料:氢气和清洁、可呼吸的氧气。
但目前有一个问题:电极必须涂上贵重的金属,尤其是铂。
但是斯坦福大学研究生Xinjian Shi可能已经找到了一个解决方案:即一种将廉价、丰富的金属硫化物转化为强有力的电极,用于氢气释放反应的合成方法。他在最近的能源和环境科学研究中描述了这个过程。
Xinjian Shi与他的顾问、机械工程副教授Xiaolin Zheng合作,从科学家们已经知道的事情开始——用钴原子注入或“掺杂”金属可以提高硫化物电极的性能。但是石和郑在这一过程中有两项创新:第一,他们想出了如何精确控制电极中钴的掺杂量。第二,他们想出了如何以这种可控的方式掺杂整个电极,而不仅仅是表面,就像之前大多数硫化物电极研究一样。
为了完成这一壮举,他们使用火焰氧化钨丝,将其转化为蒸汽,然后冷却,使气体凝结成氧化钨纳米管。然后研究人员使用第二种火焰技术给纳米管注入钴原子。最后,他们通过在炉中烘烤硫来“硫化”掺钴纳米管。结果:整个电极中掺杂有钴的二硫化钨电极。
通过这个过程,研究人员获得了电极中的钴浓度——最佳浓度似乎为15 %,并创造了基于金属硫化物的电极性能的新记录。但是他们的掺钴二硫化钨电极仍达不到铂的性能。研究人员现在计划将他们的方法应用于其他金属硫化物,以找到最接近铂的电极。
另一种可能的材料候选者:二硫化钼,史久镛说,在这类反应中,二硫化钼不但没拥有接近甚至超过铂的性能,而且成本相对低廉,铂金的市场价格约为每克29美元,而二硫化钼才约40美分。