鋅空氣電池自供電制氫，竟能降低火災風險

韓國先進科學技術研究院（KAIST）的研究人員開發了一種新的制氫系統，該系統將克服當前綠色制氫的侷限性。預計通過利用含水溶性電解質的水分解系統並規避火災風險，能夠實現穩定的制氫。

材料科學與工程系的 Jeung Ku Kang 教授帶領的研究團隊基於高性能鋅空氣電池開發了一種自供電的制氫系統。研究結果發表在《先進科學》雜誌上。

氫（H2）作爲合成高附加值材料的原料，是一種清潔能源，其能量密度（142 兆焦耳/千克）是現有化石燃料（汽油、柴油等）的三倍，故而備受關注。然而，目前大多數制氫方法都存在二氧化碳（CO2）排放的問題。

此外，綠色氫氣的生產可以通過利用可再生能源（如太陽能電池和風力發電）作爲電源來分解水得以實現

由於溫度、天氣等原因，基於可再生能源的電源發電不穩定，致使水分解效率較低

能夠通過水分解產生足以用於制氫的電壓（1.23 V 或更高）的空氣電池作爲電源，正受到關注

但要達到足夠的容量必須使用貴金屬催化劑，並且存在一個限制，那就是催化劑材料的性能在長期充放電過程中會迅速惡化

因此，開發一種對水分解反應（產氧、產氫）有效的催化劑以及用於鋅空氣電池電極反覆充放電反應（氧還原、氧生成）的穩定材料，這一點至關重要。

因此，Kang 教授的研究團隊提出了一種方法，即利用在氧化石墨烯上生長的納米級金屬有機框架，來合成對所有三種不同的催化反應（產氧、產氫、氧還原）均有效的非貴金屬催化劑材料（G-SHELL）。

研究團隊證實，所開發的催化劑材料由空氣電池的空氣電極材料組成，其能量密度（797 瓦時/千克）約爲現有電池的 5 倍之多，輸出特性高（275.8 毫瓦/平方釐米），並且即使在反覆充放電條件下也能長期穩定運行。

此外，由水溶性電解質驅動且不存在火災風險的鋅空氣電池，作爲下一代儲能裝置，有望通過與水電解系統相連接，作爲一種環保的制氫方法得到應用。

康教授說：“基於鋅空氣電池的自發電式制氫系統，通過在低溫下以簡單的方式開發出在三種不同電化學催化反應中具有高活性和長壽命的催化劑材料來實現，將是能夠克服當前綠色制氫侷限性的一項新突破。”