印度理工学院孟买分校的研究人员发现了一种利用电解过程中的磁性催化剂来生产氢的新方法。达到降低能耗。

高中物理告诉我们，生产氢最简单的方法是把水分解成氢和氧。但是这种方法需要能量(电)，因为氢和氧之间的化学键非常强。此外，如果你已经有电了，为什么不直接用它还要再生产氢呢？水的分解——电解——本质上意味着氢只被用作能量储存，而不是能量来源。

然而，尽管一些科学家试图找到产生这种气体的替代方法——比如使用生物质或微生物让金属与水和二氧化碳发生反应——但其他人坚持使用电解，试图通过降低能源消耗来改善这一过程。

印度理工学院孟买分校化学系的三位教授——Jayeeta Saha、Ranadeb Ball和Chandramouli Subramanian——就在这样的探索中取得了成功。他们的工作已发表在《ACS可持续化学&工程》上。专家们已经证明，他们的催化剂能够在低能耗的状况下加速氢气生产。

在电解过程中，两个电极通过水，电流通过电极。众所周知，铂、铑和铱等金属能加速电解，但它们价格昂贵，因此不受欢迎。

印度理工学院孟买分校的研究人员用像万寿菊一样排列的碳纳米花制成了一个电极，并添加了氧化钴。然后，他们放置电极的实验烧杯外放置两个磁铁，磁场来滋养电场。Subramanian告诉《量子》杂志，磁铁小于300毫特斯拉，和普通冰箱磁铁一样。

结果是：产生的氢是没有磁场的三倍，能源消耗减少了19%。

当然，这并不是第一次有人试图利用磁场来提高电解过程中的氢产量。

Subramanian说，在过去几年里，许多研究人员对这个领域有了新的看法。

这项研究的独特之处在于，你可以在一段时间后把磁铁拿出来，系统就会正常工作。这意味着磁铁不需要被纳入电解池的结构中。

一旦你使衬底(电极)磁化，它将保持磁化一段时间，即使磁铁已经被移除——因为钴本身就是一种很好的磁性材料，它将保持磁性即使磁场被移除。

“我们的催化剂旨在延长磁化时间”Saha说：“关键是开发一种协同碳-金属氧化物界面。”

如果你正在使用电磁铁，它需要电，你可以关掉电源，系统将继续运行。单次暴露在磁场中就足以进行超过45分钟的高速制氢。这有一个明显的优势——很容易以低成本将磁铁集成到现有的设计中。该研究的另一位作者鲍尔说：“我们可以直接在现有的电池中使用改进的设置，而不改变电池的设计或操作模式。”

商业化的潜力

在一个更强的磁场中加入更多的磁铁并不会产生更多的氢。萨勃拉曼尼亚说，在大约250毫特斯拉时，它达到饱和。

所以，这个系统的本质是，通过使用磁铁，你可以减少堆栈中的单位数量。在没有磁场的情况下，一堆氢气每小时能产生1立方米的氢气，有磁场的情况下每小时能产生3立方米的氢气。

现在，研究人员正在“与一个工业伙伴密切合作”，将这一过程商业化。Subramanian说：“我们希望看到一种国产的、基于磁体的电解系统，能够以成本效益高的方式提供氢。”