俄勒冈州立大学对催化剂设计的研究表明，与目前市面上的催化剂相比，可以以更高的效率和更低的成本清洁地生产氢气。
催化剂是一种既能提高化学反应速率，又不经历任何永久化学变化的物质。
领导这项研究的俄亥俄州立大学工学院化学工程教授冯振兴(音译)说，这些发现意义重大，因为氢的生产对“我们生活的许多方面都很重要，比如汽车燃料电池和许多有用的化学品(如氨)的制造”。“它还被用于金属精炼，生产塑料等人造材料，以及其他一系列用途。”
冯说，通过电化学催化过程分解水生产氢气比通过甲烷-蒸汽转化产生二氧化碳的传统方法从天然气中提取氢气更清洁、更可持续。但这种绿色技术的成本一直是市场上的一个障碍。
这些新发现描述了设计催化剂的方法，可以极大地提高清洁制氢过程的效率，发表在《科学进展》和JACS Au上。
冯说，在促进反应过程中，催化剂经常经历结构变化。有时变化是可逆的，有时是不可逆的，不可逆的重组被认为会降低催化剂的稳定性，导致催化活性的损失，降低反应效率。
以非晶态氢氧化铱为基础的催化剂活性相的效率是其原始钙钛矿结构的150倍，比普通的商业催化剂氧化铱的效率高出近3个数量级。
“我们发现了至少两组可以经历不可逆变化的材料，它们被证明是显著更好的制氢催化剂，”冯说。“这可以帮助我们以每千克2美元的价格生产氢，最终达到每千克1美元。这比当前行业的污染过程成本更低，将有助于实现美国在2030年实现零排放的目标。”
冯指出,美国能源部氢和燃料电池技术办公室建立了基准的技术可以生产清洁的氢在2美元每公斤,2025年到2030年每公斤1美元的氢能源Earthshot削减成本的目标清洁氢80%,从5美元到1美元每公斤,在一个十年。
冯的团队专注于利用可再生能源产生的电力分解水，生产清洁氢的水电解技术。然而，水的分解效率很低，他说，这主要是由于过程中一个关键的半反应，即析氧反应(OER)，存在高过电势——电化学反应的实际电势和理论电势之间的差异。
冯说:“催化剂是通过降低过电位来促进水裂解反应的关键，从而降低制氢的总成本。”“我们在JACS Au的首次研究为我们奠定了基础，正如我们在《科学进展》的 章中所展示的那样，我们现在可以更好地操纵表面上的原子，以设计出所需的结构和组成的催化剂。”
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