锌空气电池自供电制氢，竟能降低火灾风险

韩国先进科学技术研究院（KAIST）的研究人员开发了一种新的制氢系统，该系统将克服当前绿色制氢的局限性。预计通过利用含水溶性电解质的水分解系统并规避火灾风险，能够实现稳定的制氢。

材料科学与工程系的 Jeung Ku Kang 教授带领的研究团队基于高性能锌空气电池开发了一种自供电的制氢系统。研究结果发表在《先进科学》杂志上。

氢（H2）作为合成高附加值材料的原料，是一种清洁能源，其能量密度（142 兆焦耳/千克）是现有化石燃料（汽油、柴油等）的三倍，故而备受关注。然而，目前大多数制氢方法都存在二氧化碳（CO2）排放的问题。

此外，绿色氢气的生产可以通过利用可再生能源（如太阳能电池和风力发电）作为电源来分解水得以实现

由于温度、天气等原因，基于可再生能源的电源发电不稳定，致使水分解效率较低

能够通过水分解产生足以用于制氢的电压（1.23 V 或更高）的空气电池作为电源，正受到关注

但要达到足够的容量必须使用贵金属催化剂，并且存在一个限制，那就是催化剂材料的性能在长期充放电过程中会迅速恶化

因此，开发一种对水分解反应（产氧、产氢）有效的催化剂以及用于锌空气电池电极反复充放电反应（氧还原、氧生成）的稳定材料，这一点至关重要。

因此，Kang 教授的研究团队提出了一种方法，即利用在氧化石墨烯上生长的纳米级金属有机框架，来合成对所有三种不同的催化反应（产氧、产氢、氧还原）均有效的非贵金属催化剂材料（G-SHELL）。

研究团队证实，所开发的催化剂材料由空气电池的空气电极材料组成，其能量密度（797 瓦时/千克）约为现有电池的 5 倍之多，输出特性高（275.8 毫瓦/平方厘米），并且即使在反复充放电条件下也能长期稳定运行。

此外，由水溶性电解质驱动且不存在火灾风险的锌空气电池，作为下一代储能装置，有望通过与水电解系统相连接，作为一种环保的制氢方法得到应用。

康教授说：“基于锌空气电池的自发电式制氢系统，通过在低温下以简单的方式开发出在三种不同电化学催化反应中具有高活性和长寿命的催化剂材料来实现，将是能够克服当前绿色制氢局限性的一项新突破。”