科学家研制出了基于普通AAA电池的水分解器

　　斯坦福大学的科学家们已经研发出了一种低成本设备，只要使用普通AAA电池就可以将水分解成氧气和氢气。气体气泡在由廉价的镍和铁制成的电极产生。

　　到2015年，美国消费者将最终能够从丰田等厂家购买燃料电池汽车。虽然号称是零排放车辆，但其中大部分使用的氢气是来自天然气——一种导致全球气候变暖的化石燃料。

　　现在斯坦福大学的科学家们已经开发出一种低成本、零排放装置，它利用一个普通的AAA电池电解水产生氢气。电池通过两个电极发送电流，然后把水分解成氢气和氧气。与其他使用贵金属催化剂的水电解器不同，斯坦福大学研发的电极装置是由廉价且丰富的镍和铁做的。

　　“利用便宜的镍和铁，我们就能够使电催化剂足够活跃从而在室温环境下利用1.5伏电池分解水。”戴宏杰教授说道。“这是首次利用不珍贵的金属催化剂在低电压下分解水，这非常不可思议，因为一般都需要昂贵的金属，例如铂和铱来获得如此低的电压。”

　　戴先生还说，除了产生氢，这种新颖的水分解器可以用来产生氯气和氢氧化钠，这又是另外一种重要的工业化学品。他和他的同事对新设备的研究描述发表在了8月22日出版的《自然通讯》上。

　　氢能源的发展前景

　　汽车制造商早就考虑到氢燃料电池很有代替汽油发动机的发展前景。燃料电池技术在本质上与分解水是相反的。燃料电池存储氢气与空气中的氧气结合产生电能,驱动汽车。其唯一的副产品是水—不像汽油燃烧，排放二氧化碳这种温室气体。

　　斯坦福大学研究生龚明(左)和戴宏杰教授已经开发出一种低成本的电解装置，可以将水在室温下分解成氢气和氧气。该设备是由一个普通的AAA电池供电。

　　今年早期，韩国现代集团开始在美国南加州出售燃料电池汽车。日本丰田公司和本田汽车公司也将在2015年开始出售燃料电池汽车，大多数汽车将利用在大型工业厂房制造的燃料，这些燃料是通过结合非常炙热的蒸汽和天然气产生氢，这个能量密集的过程会释放二氧化碳作为副产品。

　　将水分解以制造氢并不需要化石燃料，也不会释放温室气体。但科学家们还未研发出可应用于工业规模的可行、活泼的水分解器和催化剂。

　　“这是一个不断追求了几十年的目标，制造出活性高，使用寿命长的低成本电催化剂。”戴先生说，“当我们发现镍基催化剂如铂一样有效时，它确实给了我们一个惊喜。”

　　节约能源和金钱

　　这一催化剂是由斯坦福大学研究生龚明发现的，也是该研究的共同第一作者。“龚明发现了镍/镍氧化物的结构，它比单独的纯镍或纯镍氧化物有更活泼的性质。”戴先生说。“这种新颖的结构有利于发生氢电催化，但我们仍然不完全了解它背后的科学。”

　　龚明透露，镍/氧化镍催化剂可以显著降低分解水所需的电压，这将最终可以节省氢气生产商数十亿美元的电力成本，他的下一个目标是提高设备的持久耐用性。

　　“电极是相当稳定的，但是它们还是会随时间缓慢的衰减。”龚明说，“目前的设备可能会运行几天，但是运行几周或几个月将是更希望得到的。基于我最近的研究成果，这一目标是可以实现的。”

　　研究人员还计划研发一个以太阳能产生的电驱动的水分解器。

　　“氢是驱动车辆、建筑物和存储输电网里可再生能源的理想燃料。”戴先生说，“我们很高兴我们能够生产出高效、低成本的催化剂。这显示了通过材料的纳米工程我们能够改变制造燃料和消耗能量的方式。”