印度理工學院孟買分校的研究人員發現了一種利用電解過程中的磁性催化劑來生產氫的新方法。達到降低能耗。

高中物理告訴我們，生產氫最簡單的方法是把水分解成氫和氧。但是這種方法需要能量(電)，因為氫和氧之間的化學鍵非常強。此外，如果你已經有電了，為什么不直接用它還要再生產氫呢？水的分解——電解——本質上意味著氫只被用作能量儲存，而不是能量來源。

然而，盡管一些科學家試圖找到產生這種氣體的替代方法——比如使用生物質或微生物讓金屬與水和二氧化碳發生反應——但其他人堅持使用電解，試圖通過降低能源消耗來改善這一過程。

印度理工學院孟買分校化學系的三位教授——Jayeeta Saha、Ranadeb Ball和Chandramouli Subramanian——就在這樣的探索中取得了成功。他們的工作已發表在《ACS可持續化學&工程》上。專家們已經證明，他們的催化劑能夠在低能耗的狀況下加速氫氣生產。

在電解過程中，兩個電極通過水，電流通過電極。眾所周知，鉑、銠和銥等金屬能加速電解，但它們價格昂貴，因此不受歡迎。

印度理工學院孟買分校的研究人員用像萬壽菊一樣排列的碳納米花制成了一個電極，并添加了氧化鈷。然后，他們放置電極的實驗燒杯外放置兩個磁鐵，磁場來滋養電場。Subramanian告訴《量子》雜志，磁鐵小于300毫特斯拉，和普通冰箱磁鐵一樣。

結果是：產生的氫是沒有磁場的三倍，能源消耗減少了19%。

當然，這并不是第一次有人試圖利用磁場來提高電解過程中的氫產量。

Subramanian說，在過去幾年里，許多研究人員對這個領域有了新的看法。

這項研究的獨特之處在于，你可以在一段時間后把磁鐵拿出來，系統就會正常工作。這意味著磁鐵不需要被納入電解池的結構中。

一旦你使襯底(電極)磁化，它將保持磁化一段時間，即使磁鐵已經被移除——因為鈷本身就是一種很好的磁性材料，它將保持磁性即使磁場被移除。

“我們的催化劑旨在延長磁化時間”Saha說：“關鍵是開發一種協同碳-金屬氧化物界面。”

如果你正在使用電磁鐵，它需要電，你可以關掉電源，系統將繼續運行。單次暴露在磁場中就足以進行超過45分鐘的高速制氫。這有一個明顯的優勢——很容易以低成本將磁鐵集成到現有的設計中。該研究的另一位作者鮑爾說：“我們可以直接在現有的電池中使用改進的設置，而不改變電池的設計或操作模式。”

商業化的潛力

在一個更強的磁場中加入更多的磁鐵并不會產生更多的氫。薩勃拉曼尼亞說，在大約250毫特斯拉時，它達到飽和。

所以，這個系統的本質是，通過使用磁鐵，你可以減少堆棧中的單位數量。在沒有磁場的情況下，一堆氫氣每小時能產生1立方米的氫氣，有磁場的情況下每小時能產生3立方米的氫氣。

現在，研究人員正在“與一個工業伙伴密切合作”，將這一過程商業化。Subramanian說：“我們希望看到一種國產的、基于磁體的電解系統，能夠以成本效益高的方式提供氫。”