氢电解槽铂金去哪了？美国国家实验室解开20年谜团

近日，来自美国能源部 SLAC 国家加速器实验室和莱顿大学的研究人员取得了一项重大突破，成功确定了长期以来困扰科学界的负极化铂电极腐蚀问题的根源，为实现更经济的氢能生产以及更可靠的电化学传感器应用开辟了新的道路。相关研究解决了近二十年来一直存在的科学谜团。

斯坦福同步辐射光源（SSRL）的高级科学家、SLAC 团队首席研究员迪莫斯塞尼斯・索卡拉斯（Dimosthenis Sokaras）指出：“对于大多数金属而言，负极化是一种有效的防腐蚀手段，但铂电极却在相同条件下迅速分解。”

过去，存在两种理论试图解释铂电极的腐蚀现象，一种将其归咎于钠离子，另一种则认为是钠和氢离子的共同作用。然而，此次研究团队利用 SSRL 的高能量分辨率 X 射线光谱技术，首次实现了对铂腐蚀过程的实时观测。

为了更清晰地观察铂电极的细微变化，研究人员特别设计了一种 “流动池” 装置，用以清除电极运行过程中产生的氢气泡，从而排除干扰因素。

经过多年的深入数据分析，研究团队最终确认，铂电极的快速分解是由一种此前未被充分考虑的物质 —— 铂氢化物所导致的。索卡拉斯表示：“通过推动 X 射线科学的前沿发展，SSRL 开发了先进的操作方法，并结合现代超级计算技术，我们终于解决了这个困扰多年的科学难题。”

这一发现不仅揭示了铂电极腐蚀的真正原因，更为后续开发防止铂腐蚀的有效解决方案提供了关键线索。

研究团队希望基于这些新的见解，能够开发出相应的技术手段，以保护电解槽和其他设备中的铂电极，从而降低成本，提高设备的可靠性和使用寿命。

相关研究成果已发表于《自然・材料》（Nature Materials）期刊，论文题为 “水溶液中阴极腐蚀过程中铂氢化物的形成”（Formation of platinum hydride during cathodic corrosion in aqueous solution），DOI：10.1038/s41563-024-02080-y。