IIT和BeDimensional的研究人员使用钌纳米颗粒作为电解槽阴极的活性相，钌是一种贵金属，其化学行为与铂相似，但价格便宜得多，从而提高了整个电解槽的效率。
IIT与其衍生公司BeDimension之间的合作研究工作发现了一种将钌颗粒与太阳能电解系统相结合的方法。
如何才能更高效、更便宜地生产绿色氢气？显然，小钌颗粒和用于水电解的太阳能系统。这是由热那亚的意大利理工学院（Istituto Italiano di Tecnologia，IIT）和BeDimensional S.p.A.（IIT的衍生公司）组成的联合团队确定的解决方案。
该技术是在联合实验室活动的背景下开发的，最近发表在两本高影响因子期刊（Nature Communications和《美国化学学会杂志》）上，它基于一种新的电催化剂系列，可以降低工业规模的绿色氢气生产成本。
氢被认为是一种可持续的能源载体，是化石燃料的替代品。但在环境影响方面，并非所有氢气都是一样的。事实上，如今生产氢气的主要方式是通过甲烷蒸汽重整，这是一种基于化石燃料的过程，会释放二氧化碳 （CO2） 作为副产品。
该过程产生的氢气被归类为“灰色”（当 CO 2 释放到大气中时）或“蓝色”（当 CO2 进行捕获和地质储存时）。为了到 2050 年将排放量大幅减少到零，必须用提供“绿色”（即净零排放）氢气的更环保的工艺取代这些工艺。“绿色”氢的成本在很大程度上取决于将水分子分解成氢和氧的装置（电解槽）的能源效率。
制氢技术创新
来自这一发现的联合团队的研究人员开发了一种新方法，该方法可以保证将电能（用于分裂水分子的能量偏置）转换为存储在产生的氢分子中的化学能方面比目前已知的方法更有效。该团队已经开发了一种催化剂的概念，并使用了可再生能源，例如太阳能电池板产生的电能。
“在我们的研究中，我们已经展示了如何最大限度地提高强大、发达技术的效率，尽管初始投资略高于标准电解槽所需的投资。这是因为我们使用的是钌等贵金属“，来自热那亚印度理工学院纳米化学小组的Yong Zuo和Michele Ferri评论道。
研究人员使用了钌的纳米颗粒，钌是一种贵金属，其化学行为与铂相似，但价格便宜得多。钌纳米颗粒作为电解槽阴极的活性相，从而提高了整个电解槽的效率。
“我们在具有工业意义的条件下进行了电化学分析和测试，使我们能够评估材料的催化活性。此外，理论模拟使我们能够在分子水平上了解钌纳米颗粒的催化行为;换句话说，水在其表面分裂的机制，“参与发现的BeDimensional的Sebastiano Bellani和Marilena Zappia解释说。“将我们的实验数据与其他工艺参数相结合，我们进行了技术经济分析，证明了与最先进的电解槽相比，这项技术的竞争力。”
新技术的成本效益
钌是一种贵金属，作为铂金提取的副产品少量获得（每年 30 吨，而年产量为 200 吨铂金），但成本较低（每克 18.5 美元，而铂金为 30 美元）。这项新技术涉及每千瓦仅使用40毫克钌，与大量使用铂（每千瓦高达1克）和铱（每千瓦1至2.5克，铱价格约为每克150美元）形成鲜明对比，这些都是质子交换膜电解槽的特征。
通过使用钌，IIT和BeDimension的研究人员提高了碱性电解槽的效率，该技术因其坚固性和耐用性而已经使用了几十年。例如，这项技术是在1969年将人类送上月球的阿波罗11号太空舱上。已经开发的用于碱性电解槽的新型钌基阴极系列非常高效且使用寿命长，因此能够降低绿色氢气的生产成本。
“未来，我们计划将这种技术和其他技术，例如基于可持续二维材料的纳米结构催化剂，应用于由可再生能源电能驱动的升级电解槽中，包括光伏电池板产生的电力，”研究人员总结道。
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