5432°F：新型超高溫方法可將清潔氫產量提升六倍

研究人員成功演示了八種不同金屬元素同步進行原位單原子催化劑功能化。

韓國研究人員開發出一種關鍵方法，能將制氫效率提升六倍。這項由韓國科學技術院的研究團隊開發的新型平臺技術，利用持續0.02秒的閃光產生高達5432華氏度（3000攝氏度）的超高溫。

他們強調，高性能催化劑的快速、節能合成是推進制氫等清潔能源技術發展的一個關鍵障礙。

這一突破性工藝降低了能耗

研究團隊聲稱，與常規方法相比，這一突破性工藝的能耗降低了一千倍以上，同時將制氫效率提升了高達六倍，這標志著向商業化邁出了重要一步。

研究人員強調，利用強光熱能，他們成功地將化學惰性的納米金剛石前體轉化為高導電性和高催化活性的碳納米蔥。

"我們首次開發了一種直接接觸式光熱退火工藝，能在0.02秒內達到3000攝氏度（5432華氏度），"材料科學與工程系的Il-Doo Kim教授說。"這種超快合成和單原子功能化平臺，與傳統方法相比，能耗降低了一千倍以上。我們預計它將加速氫能、氣體傳感和環境催化等技術的商業化。"

一步法重構載體材料

更令人印象深刻的是，該方法能同時用單原子對新形成的碳納米蔥表面進行功能化。根據新聞稿，這種一體化的一步法工藝，在一次光脈沖中即可重構載體材料并嵌入催化功能，代表了催化劑合成領域的重大創新。

碳納米蔥廣泛用于能源和環境應用，以其納米級表面曲率和多功能化潛力而聞名。

然而，碳納米蔥的合成面臨能耗高和后處理耗時等挑戰。

因此，研究人員引入了一種直接接觸退火平臺，該平臺可在1.4毫秒內達到3030開爾文（升溫速率達2.2 × 10^6 K/s），利用黑色光熱劑在環境空氣下實現毫秒級的碳納米蔥合成。

"此外，我們成功演示了在碳納米蔥外表面上，用八種不同金屬元素同步進行原位單原子催化劑功能化。一項關于鉑單原子催化劑功能化碳納米蔥的案例研究顯示，其析氫反應性能出類拔萃，"研究人員在發表于《ACS Nano》的研究中表示。

成功合成八種不同的高密度單原子催化劑

研究團隊強調，對于單原子催化劑/碳納米蔥電催化劑的合成，直接接觸退火平臺為傳統的苛刻條件提供了一個有前景的替代方案，能夠以卓越的能源效率和可擴展性優勢，超快速、簡便地生產表面功能化催化劑，適用于先進的能源應用。

由同心石墨殼組成的碳納米蔥，因其高導電性、大比表面積和化學穩定性而成為理想的催化劑載體。

然而，新聞稿指出，傳統的碳納米蔥合成受到以下因素的阻礙：負載金屬催化劑所需的復雜、多步驟后處理，以及對能耗高、耗時的熱處理方法的依賴，這限制了其可擴展性。

研究人員還強調，他們成功合成了八種不同的高密度單原子催化劑，包括鉑、鈷和鎳。

由此產生的鉑-碳納米蔥催化劑，與常規催化劑相比，析氫效率提升了六倍，僅用極少量的貴金屬即實現了高性能。這凸顯了該技術在可擴展和可持續制氫方面的潛力。

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