據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)1月26日?qǐng)?bào)道，美國(guó)斯坦福大學(xué)和丹麥奧胡斯大學(xué)研究人員采用傳統(tǒng)的化學(xué)方法，設(shè)計(jì)出一種用于制造清潔燃料氫分子（H2）的高效和環(huán)保的催化劑，這一催化劑還可廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)制造化肥以及提煉原油轉(zhuǎn)化成汽油。該研究成果刊登在最新一期的《自然》雜志上。

　　盡管氫是豐富的元素，但在自然界中，氫一般與氧結(jié)合成水（H2O）、甲烷（CH4）或是天然氣的主要成分。目前，工業(yè)氫來自天然氣，但這個(gè)過程中消耗了大量的能量，同時(shí)也向大氣釋放出二氧化碳，從而加劇了全球碳排放的產(chǎn)生。

　　通過電解從水中釋放出氫是一種工業(yè)方法，但之前都是將鉑作為電解水的最佳催化劑。鉑催化成本過高，若大量生產(chǎn)很不現(xiàn)實(shí)。由此，研究人員重新設(shè)計(jì)了一種廉價(jià)和普通的工業(yè)材料，其效率幾乎與鉑一樣，這一發(fā)現(xiàn)有可能給工業(yè)制氫帶來徹底變革。

　　自第二次世界大戰(zhàn)以來，石油工程師使用二硫化鉬幫助提煉石油。但是至今為止，這種化學(xué)物質(zhì)被認(rèn)為不是通過電解水產(chǎn)生氫的很好的催化劑。最終，科學(xué)家和工程師搞清楚了原由：最常用的二硫化鉬材料的表面具有不合適的原子排列。通常，二硫化鉬晶體表面上的硫原子被綁定至三個(gè)鉬原子下方，該配置不利于電解水。

　　2004年，斯坦福大學(xué)化學(xué)工程教授延斯在丹麥技術(shù)大學(xué)曾有一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)：在這種晶體邊緣周圍，部分硫原子只與兩個(gè)鉬原子綁定。在這些邊緣部位，其特點(diǎn)是雙鍵而非三個(gè)鍵，鉬的硫化物能更有效地形成氫氣。

　　現(xiàn)在，斯坦福大學(xué)博士后研究員雅各布·凱普斯高采用了一個(gè)已有30年的“食譜”做法，在其邊緣制成具有很多這些雙鍵硫的硫化鉬形式。這樣，用簡(jiǎn)單的化學(xué)方法，研究人員合成了這個(gè)特殊的魔草硫化物納米團(tuán)簇。并將這些納米團(tuán)簇存放于導(dǎo)電的材料石墨片中，讓石墨和鉬的硫化物結(jié)合在一起形成一個(gè)廉價(jià)的電極，成為替代昂貴的電解催化劑鉑的理想之物。

　　接著問題來了：這種復(fù)合電極可以有效推動(dòng)化學(xué)反應(yīng)、重新排列水中的氫原子和氧原子嗎？斯坦福大學(xué)化學(xué)工程助理教授托馬斯·哈拉米略說：“將這種復(fù)合電極浸入水中略微酸化，這意味著其包含帶正電荷的氫離子。這些正離子被吸引到魔草硫化物納米團(tuán)簇，它們的雙鍵形狀給予其恰到好處的原子特性，將電子從石墨導(dǎo)體傳遞到正離子。這種電子轉(zhuǎn)移把正離子變成中性的分子氫，然后逐漸冒出氣體。”

　　研究人員說，最重要的是發(fā)現(xiàn)魔草硫化催化劑造價(jià)低廉，從水中釋放出氫的潛力接近基于昂貴鉑的系統(tǒng)效率。目前只在實(shí)驗(yàn)室中取得的成功僅僅是一個(gè)開端，下一步的目標(biāo)是將這種技術(shù)規(guī)模化，以滿足全球每年對(duì)氫的大量需求。