杭州日報訊 一款新型催化材料被浸在堿性水中，表面源源不斷地產(chǎn)生氣泡，它已經(jīng)在大電流密度下穩(wěn)定工作了19000小時。也就是說，兩年多時間過去了，這個小小方塊毫無衰退的跡象。0ZH新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

這是陰離子交換膜電解水制氫（AEM-WE）的實驗現(xiàn)場。此前，AEM-WE技術(shù)受制于氧氣析出反應，催化劑難以在大電流密度下維持太久，一直沒有實現(xiàn)工業(yè)化。西湖大學人工光合作用與太陽能燃料中心（下文簡稱“中心”）孫立成教授團隊在這一材料上獲得重大突破，成功合成可用于電解水制氫的非貴金屬催化劑——CAPist-L1，其催化效率和穩(wěn)定性遠優(yōu)于已公開報道過的催化劑，相關(guān)成果近日發(fā)表于國際頂級學術(shù)期刊《自然·催化》上。0ZH新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

孫立成團隊在相關(guān)領(lǐng)域進行了二十多年探索，沒想到一次實驗中的意外，神奇地完成了“助攻”，成了上天眷顧的“臨門一腳”。時間拉回到2022年4月，當時在中心做博士后的李志恒，在一次利用浸泡法制備催化劑時，不小心把乙醇（酒精）當作去離子水使用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)新長出來的催化劑，氧氣析出性能居然非常不錯。詫異之下，研究團隊把樣品拿到電鏡下——發(fā)現(xiàn)這種催化劑如同花朵一樣層層疊疊。孫立成當時就給它取名為“繡球花”，并且憑借經(jīng)驗判斷，這種層疊結(jié)構(gòu)很可能有不錯的催化穩(wěn)定性。0ZH新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

但為什么會這樣？李志恒非常困惑，與另一位博士后林高鑫一起研究。通過對CAPist-L1成分、結(jié)構(gòu)和形貌等逐項分析，團隊終于發(fā)現(xiàn)在催化層和金屬基底之間存在一層致密過渡層。正是致密過渡層的存在，將催化層牢牢地錨定在金屬基底上，提升了催化劑的活性和穩(wěn)定性。隨著研究的深入，研究人員發(fā)現(xiàn)，過渡層并非在催化劑形成初期產(chǎn)生，而是在浸泡4小時后，才開始緩慢出現(xiàn)……這相當于，先建了一棟房子，然后再打地基，卻十分牢固。0ZH新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

電解水制綠氫是“雙碳”背景下實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的重要技術(shù)之一。看起來是實驗中的一次意外，卻讓人類離高效制造綠色氫氣又近了一步。這背后，離不開實驗室長期的探索所帶來的準確經(jīng)驗判斷和敏銳的直覺。0ZH新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)