制氢可望更便宜 科学家开发「超级催化剂」活性随时间增强

纳米簇催化剂模型，钌原子是绿色和白色（白色原子是突出活性点），它们簇在石墨化碳载体（由黑色原子代表），钌原子排列成扁平金字塔。（图/诺丁汉大学）

氢气被视为新一代的环保然料，不过，氢气必须人为制作，因此如何降低制氢的成本并增加效率成为重要的目标。科学家刚刚开发了一种突破性的制氢方式，从氨气中分离氢气，而且反应过程中的催化剂相当独特，它的活性随着时间的推移而增加反应效迕，与大多数会降解的催化剂不同。

每日科学（ScitechDaily）报导，这项新发现发表在英国皇家化学学会旗舰期刊《化学科学》（Society of Chemistry）上进行了详细介绍。英国诺丁汉大学（University of Nottingham’s）化学学院、伯明翰大学（University of Birmingham）、卡迪大学（Cardiff University）合作的研究团队，研发出一种碳基钌化合物，它是嵌入石墨化碳（graphitized carbon）中的纳米钌（Ru），组织成的新型材料。 这些钌纳米团簇与氨发生反应，催化其分解成氢和氮。

氨气的生产已经有一百多年的历史，它本身也是一种不错的零碳能源载体，而且易保存、能量密度高。再从氨气裂解为氢气（H2）和氮气（N2），就成不错的制氢方式。

虽然催化剂失活很常见，但催化剂很少会随着使用而变得更加活跃。因此，了解催化剂活性变化背后的原子级机制，对设计下一代多相催化剂就成为重要的课题。

研究小组联合负责人费南迪兹（Jesum Alves Fernandes）博士解释说：「传统催化剂由纳米颗粒组成，大多数原子无法参与反应。而我们的方法是从单个原子开始，这些原子自组装成所需大小的团簇。因此，当簇的足迹达到2-3 nm纳米平方时，我们可以人为停止簇的生长，确保大多数原子，保留在表面并可用于化学反应。」

「在这项研究中，我们利用这种方法，直接从碳载体中的原子生长钌纳米团簇。」

研究人员现在利用磁场控制，产生金属原子通量来建构催化剂。这种无溶剂和试剂的技术能够制造出清洁、高活性的催化剂，确保最有效地利用钌（Ru）这样的希有元素。