利用废酵母生物质设计水分解催化�

开发了一种新的催化剂合成方法，可以从酵母中产生氢气，酵母是参与酒精和面包发酵的主要微生物。新系统可以利用废酵母生物质中发现的物质，有效地将水分解为氧气和氢气。此外，该方法价格便宜，产率高，因此有望降低水分解制氢的成本。

由UNIST自然科学学院著名教授(韩国国家荣誉科学家)Kwang S. Kim领导的研究团队，成功开发出一种新的催化剂合成方法，利用废酵母生物质，可以有效地将水分解为氧气和氢气。此外，通过用钌(Ru)和铁(Fe)基材料覆盖酵母基载体，他们开发了一种新型催化剂材料，该材料在氢气和氧气生成方面表现出优异的性能。

氢是地球上最清洁的主要能源。生产环保氢气的一种方法是电解水。然而，这种方法需要贵金属基催化剂，例如用于HER的铂(Pt)和用于OER的铱(Ir)。然而，这些催化剂通常稀有、昂贵且不耐用。

研究团队重点研究废酵母生物质作为催化剂材料，不仅可以提高氧气和氢气的产量，还可以替代Pt或Ir等贵金属催化剂。因为酵母是一种活的生物体，即使被消耗和丢弃，它也富含碳(C)、磷(P)、硫(S)和氮(N)。

这种材料的导电性将增加，其他材料可能会聚集在一起，以帮助固定金属颗粒的实际聚集。这个特点最终可能会成为一个很好的催化剂。

在这项研究中，研究小组使用废酵母作为催化剂载体，创造了两种催化剂来促进氢气和氧气的产生。他们报道了用嵌入MHC的钌单原子原子(RuSAs)和钌纳米粒子(RuSAs RuNPs @ MHC)作为阴极和MHC负载的磁铁矿(Fe 3 O 4)在1 M氢氧化钾中生产氢气和氧气。Fe 3 O 4(MHC)用作阳极。RuSAs RuNPs @ MHC催化剂在过电位、交换电流密度、Tafel斜率和耐久性等方面均优于最先进的商用碳铂析氢反应催化剂。此外，与工业上使用的催化剂(氧化铱)相比，Fe 3O 4 @MHC催化剂具有优异的析氧活性。

研究团队指出：“进行全水分解，需要1.74 V太阳能驱动30 mA左右的电流，在室外阳光照射(12小时)和无阳光照射(58小时)的条件下，具有优异的长期稳定性。作为实现可持续能源发展的有希望的战略。”

金教授说，“从酵母生物质中提取的材料可以帮助开发高效、环保和经济的催化剂，以提高制氢的可持续性。”“与煤和油相比，废酵母是一种生态友好、廉价易得的生物质，研究结果展示了废酵母生物质的新应用。”

这项研究的结果发表在《自然可持续性》。

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