科学家表示，一种新型催化剂的神秘作用可能有助于利用水生产燃料并改进燃料电池。
将水分解成其组成元素氢和氧是开发清洁可再生燃料的重要起点。利用水生产氢气也可能成为储存过剩可再生能源的一种方法。
这是一个植物已经通过光合作用掌握的过程，而人类现在正努力复制它。
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斯坦福大学化学工程系SUNCAT界面科学与催化中心的研究员托马斯·贾拉米洛说：“虽然光合作用非常擅长氧化水，但事实是，许多人造的进行这些过程的方法并不那么好。”
许多利用水制造氢气和氧气的人工方法需要过于昂贵的材料，需要过多的能量，或者在实际条件下（如燃料电池中的酸性电解质）分解得太快。
但是，分解水以产生氢气可能是减少温室气体排放的重要途径。贾拉米洛观察到，世界每年生产超过500亿公斤的氢气，其中超过95%来自化石燃料，通过蒸汽重整甲烷等工艺获得。
贾拉米洛和他的合作者致力于开发一种用于析氧反应的催化剂，这是水分解过程中众所周知的缓慢一半。催化剂是一种物质，它可以加速化学反应或降低启动化学反应所需的能量，而自身不会被消耗掉。使这些材料寿命更长、工作更快、使用更少的能量将降低价格并提高可再生氢气生产的效率。
在一篇论文中，该论文上周发表在《科学》杂志上，研究团队展示了一种在苛刻条件下工作并击败所有竞争对手的析氧催化剂。
SLAC国家加速器实验室的 staff scientist （工作人员科学家） Hikita Yasuyuki （引田泰之） 说：“这篇论文中最大的成就是我们能够找到一种在酸性条件下稳定的催化剂。” “我们发现的活性是破纪录的。”
在析氧反应催化剂中，关键基准之一是过电位，即驱动反应所需的电量。过去的记录是320毫伏，但新的催化剂只需要270到290毫伏的过电位即可达到相同的氧气产量水平。
Hikita 说，这是效率的巨大提高，将大大减少潜在的氢气生产工厂全天候运行所需的能量。
在这种情况下，催化剂是一种薄膜晶体，生长得尽可能平坦，一层由氧化铱制成，另一层由锶铱氧化物制成。有了平坦的薄晶体，研究人员就有了更好的模拟比较标准。
Hikita 说：“氧化铱是唯一已知的在酸性条件下起作用的催化剂。”
在他们的实验中，研究人员还发现催化剂的性能随时间推移而提高。测量表明催化剂的表面发生了变化，但加速析氧的机制尚不清楚。“从微观上看，我们不确定此时的原因，” Hikita 说。“部分锶进入溶液。”
研究人员现在正致力于使他们的析氧催化剂更高效、更便宜，并梳理出使该材料如此有效工作的物理原理。“铱仍然是一种非常昂贵的金属，” Hikita 说。“为了达到相同的效果，我们可以减少多少铱的用量？对于实际的工业应用，我们需要大大降低用量。”
贾拉米洛说：“在开发更好的催化剂方面，未来的空间比过去的空间要大得多。” “你可以想象一种比我们制造的催化剂好一百万倍的催化剂。”
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