随着人们对AI、電(diàn)动汽車(chē)和芯片等需求量增大，能(néng)源的消耗也在加剧，因此增加能(néng)源和减少污染成為(wèi)当前主要课题之一。英國(guó)一所大學(xué)搞了一项研究，将工业金属废料转变成催化剂增强物(wù)，以达到制氢成本降低和废物(wù)再利用(yòng)的目的。
氢气是一种石油化工厂常用(yòng)的原料，也可(kě)以制成农业用(yòng)的尿素、氨气等化學(xué)工业用(yòng)品。同时氢气也是常见的燃料，有(yǒu)潜力成為(wèi)一种常用(yòng)的能(néng)源载體(tǐ)，能(néng)够為(wèi)車(chē)辆提供动力，因為(wèi)氢气燃烧时会与空气中的氧气形成无毒、无害的水蒸气。
然而，氢气的制造却十分(fēn)依赖電(diàn)、水和催化剂。生产氢气使用(yòng)的催化剂大多(duō)是贵金属白金（Pt）和钴（Co），但随着地缘政治的冲突、美中之间关系逐渐走向冰点和通膨等问题出现，使得黄金、银和白金等贵金属价格有(yǒu)上升的趋势，这使制氢行业正面临新(xīn)挑战，必须找到减少贵金属使用(yòng)，或增加氢气产量的方法。
这次，英國(guó)诺丁汉大學(xué)（University of Nottingham）化學(xué)學(xué)院和工程學(xué)院的研究人员在寻找良好制氢的催化剂时，意外发现加工业切削出来的金属屑，不仅能(néng)作為(wèi)催化剂的良好附着體(tǐ)，还能(néng)有(yǒu)效减少贵金属的使用(yòng)，有(yǒu)利于降低制氢成本。这项研究4月16日发表在英國(guó)王家化學(xué)學(xué)会的《材料化學(xué)杂志(zhì)》上。
由于全球螺旋車(chē)削、铣削和钻孔等机械加工在切削铝镁合金、不锈钢、钛（Ti）、镍（Ni）及其它合金时，会产生大量低价值金属屑废料，但这些废料大多(duō)没有(yǒu)被有(yǒu)效回收再利用(yòng)，而是被大量堆放或废弃，其主要原因是回收的经济效益低下。
尽管一些金属屑废料现在被作為(wèi)雷射增材制造中粉末的替代品，或作為(wèi)金属粉末（固态烧结）的材料，但仍有(yǒu)庞大的废弃金属屑被堆放。另外，过去没有(yǒu)人想到将这些东西用(yòng)于催化领域。
诺丁汉大學(xué)主要使用(yòng)由螺旋車(chē)削的金属屑进行实验。因為(wèi)金属经由車(chē)削后，其表面会形成许多(duō)10-50纳米（nm）大小(xiǎo)的凹槽和突起，这让金属形成卓越的表面积，有(yǒu)利于吸附和稳定催化溶液。
研究人员将这种钛金属和镍金属屑浸泡在含有(yǒu)白金（Pt）和钴（Co）的溶液里，使其纳米突起和凹槽上生成Pt-Ti和Co-Ni的型态，整个吸附过程不需要额外的溶剂或试剂，就可(kě)以让白金或钴吸附到钛和镍金属上。
实验显示，每平方公分(fēn)的钛金属屑，只需28微克的白金即可(kě)以正常生产出可(kě)燃烧的氢气，这是商(shāng)业催化剂用(yòng)量的十分(fēn)之一。每平方公分(fēn)的镍金属屑只要30微克的钴就可(kě)以正常产生助燃的氧气（O2）。它们两者的法拉第效率（能(néng)量转化效率）都达到惊人的100%，极具商(shāng)业价值。
除此之外，研究人员还评估了切削裸钛（Ti）、不锈钢（SST）和镍（Ni）的金属屑，在“添加”与“不添加”白金和钴材料的情况下，它们对于析氢反应（HER）和析氧反应（OER）的结果。
结果显示，“添加”白金和钴后的金属，对于析氧反应（OER）和析氢反应（HER）都比“不添加”的反应要来的高，产量也比原本高出许多(duō)。他(tā)们还发现，原本“不添加”白金的切削钛、镍金属，在添加白金后它们的活性增加了60倍，而不锈钢在添加后活性增加了4倍。
另外，研究人员还对于这些添加过白金的金属进行長(cháng)期耐久性测试。结果是钛、镍屑的電(diàn)极都表现出显着的稳定性，且两者的電(diàn)流几乎没有(yǒu)下降，不锈钢屑则下降15%的電(diàn)流。
这些实验证明该装置只要正确添加适量的白金或钴，就能(néng)增加制造氧气和氢气的产能(néng)和效率。如果将这项工艺用(yòng)于实际，将有(yǒu)助于解决现代工业产生的废弃金属，和氢气生产价格昂贵的问题。
该研究小(xiǎo)组的领导者、诺丁汉大學(xué)化學(xué)學(xué)院的赫苏姆·费尔南德斯（Jesum Alves Fernandes）博士对该校的新(xīn)闻室表示：“英國(guó)的工业每年会产生数百万吨金属废弃物(wù)，当时我们透过扫描電(diàn)子显微镜对它们进行检查时，惊讶的发现外表看似光滑的不锈钢、钛或镍合金切屑，存在许多(duō)数十纳米宽的凹槽和突起。”
负责分(fēn)析新(xīn)材料的结构和電(diàn)催化活性研究员马达萨米·坦加穆图（Madasamy Thangamuthu）表示，“与最先进的商(shāng)业催化剂相比，我们仅花(huā)费十分(fēn)之一的水和用(yòng)极少的贵金属和废弃金属，就能(néng)够创造出一种实验室规模的電(diàn)解槽生产氢气，且整體(tǐ)运作效率為(wèi)100%。”
目前该团队正在与水吸附有(yǒu)限公司（AqSorption Ltd）合作，以扩大其技术规模。该學(xué)院的教授安德烈·赫洛比斯托夫（Andrei Khlobystov）则表示：“我们使用(yòng)航空航天工业中的金属废料，和少量贵金属的情况下生产出氢气，整个过程是对于航空航天工业中的金属废料的升级改造和再利用(yòng)。”
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