研究人员开发出一种先进的铂纳米催化剂，可显著提高制氢效率。这种突破性的混合催化剂具有更高的活性和稳定性，有望应用于氢动力汽车。韩国国土交通部的数据显示，到 2022 年，韩国登记在册的氢动力汽车约有 3 万辆，比 2018 年增加了三倍。然而，韩国只有 135 个加氢站。

要使氢能更容易被车辆使用，并被公认为一种可靠的替代能源，就必须降低氢气的生产成本，确保其经济可行性。这一目标的核心是优化电解-氢进化过程的效率，该过程从水中制取氢气。

最近，由浦项科技大学（POSTECH）化学系的 In Su Lee 教授、Soumen Dutta 研究教授和 Byeong Su Gu 组成的研究小组通过开发铂纳米催化剂，显著提高了氢这种绿色能源的生产效率。

用于氢气进化的三金属杂化纳米催化剂的机理图解。资料来源：POSTECH

他们通过逐步沉积两种不同金属的方式完成了这一创举。他们的研究成果发表在《Angewandte Chemie》上，这是一份备受推崇的专注于化学领域的期刊。

在催化剂表面的特定位置选择性地沉积不同的材料（其尺寸在纳米范围内）带来了巨大的挑战。意外沉积可能会阻塞催化剂的活性位点或干扰彼此的功能。这种困境阻碍了在单一材料上同时沉积镍和钯。镍负责激活水的分裂，而钯则促进氢离子向氢分子的转化。

三金属杂化催化剂的合成和氢演化示意图。资料来源：POSTECH

研究小组开发了一种新型纳米反应器，可精细控制沉积在二维平面纳米晶体上的金属位置。此外，他们还设计了一种纳米级精细沉积工艺，使不同的材料能够覆盖二维铂纳米晶体的不同面。这种新方法开发出了一种"铂-镍-钯"三金属混合催化剂材料，通过连续沉积，钯和镍纳米薄膜分别选择性地覆盖了二维铂纳米晶体的平面和边缘。

混合催化剂具有独特的镍/铂和钯/铂界面，分别用于促进水分离和氢分子生成过程。因此，这两个不同过程的协同作用大大提高了电解-氢演化的效率。

研究结果表明，与传统的铂碳催化剂相比，三金属混合纳米催化剂的催化活性提高了 7.9 倍。此外，这种新型催化剂还具有显著的稳定性，即使在反应时间长达 50 小时后仍能保持较高的催化活性。这就解决了异质界面之间的功能干扰或碰撞问题。

领导这项研究的 In Su Lee 教授乐观地表示："我们成功地开发出了在混合材料上形成的和谐异质界面，克服了工艺上的挑战。我希望研究成果能广泛应用于氢反应催化材料的开发。"