对可持续性的关注提高了人们寻找化石燃料替代能源的兴趣，我们都知道并依赖化石燃料。在过去的几年里，越来越多的人参与了关于建造风车和在建筑物上安装太阳能电池的讨论。考虑到我们的环境状况和与传统能源相关的局限性，增加这一领域的研究和创新的时机似乎已经成熟。
一种特别吸引人的潜在能源以一种不太可能的形式出现:水。如果水能被分解成不同的成分，我们就能获得一种可再生能源，即氢能源。生产氢气并不是什么新鲜事，但目前的生产方法需要化石燃料作为原料。采用水分解技术将减少我们社会对化石燃料的依赖，进一步支持可持续发展目标。更好的是，太阳能可以用来启动水分解过程。那么是什么阻碍了氢燃料的广泛应用以及产生氢燃料的水分解过程呢?不幸的是，就像许多替代能源一样，这一过程还没有优化到可负担性和效率，但新的研究可能会给我们提供改进的水分解催化剂设计的见解。
Utilizing Catalyst Design for Water Splitting May Address Issues with Current Processes
这项研究发现了一种优化铂的替代催化剂的方法，铂通常用于水分解过程中。研究人员认为，在进一步优化后，二硫化钼可能是替代昂贵贵金属的更有效的替代品。优化二硫化钼的关键在于在材料中生成并进一步过滤硫空位。虽然这些紧张的硫空位的确切机制尚不清楚，但研究表明，它们的电子转移速度是以前的四倍。
研究结果为改进裂解水催化剂的设计提供了新的途径。使用金属氧化物和其他地球上丰富的材料作为催化剂是理想的，因为它们价格实惠，而且是可再生的。毕竟，虽然我们的社会对可再生能源越来越感兴趣，但它们不太可能远离传统的化石燃料，除非成本相当。不幸的是，在目前的形式下，这些材料往往有一些缺点，如光学吸收差和载流子迁移能力有限能够改变它们的性质以改善催化剂的性能将是一个相当大的福音，也是使氢燃料广泛应用的第一步。
Digital Solutions Can Aid Organizations in Their Efforts to Improve Catalyst Design for Water Splitting
尽管上述研究取得了令人鼓舞的结果，但工程催化剂的反应性并不是唯一的答案。化学的一个基本原则是，一种物质的活性越强，它就越不稳定不稳定的材料有可能降解得更快，使它们不适合工业和商业用途，因为它们的寿命较短。在考虑水分解催化剂的设计时，研究人员也需要考虑到这一点。
但研究人员如何优化催化剂，使其具有高反应性并延长寿命?解决方案可能取决于数字解决方案，允许他们模拟潜在的结构，并通过模拟环境预测它们的属性和行为。这种方法不仅可以简化催化剂的开发过程，还可以简化工作流程。研究人员可以优先考虑最有前途的催化剂，而不是专注于各种各样的潜在催化剂，从而节省时间和金钱。
与水分解催化剂设计相关的另一个重要方面是协作。例如，二硫化钼在20年前首次被提出作为潜在的催化剂。如果没有40多年的研究，就不会有今天的成果。想象一下管理这些数据所付出的努力:分享、组织、搜索和提取有用的见解。在我们的现代世界，这样做的能力已经成为研究机构的必要条件。除了支持建立在数十年工作基础上的研究，这种能力也补充了当今的跨国组织和伙伴关系。
在广泛采用氢燃料之前，水分解催化剂的设计还有很多工作要做，但我们正在朝着这个方向稳步前进。通过使用合适的工具，能源公司可以进一步开发经济上可行且高效的催化剂。通过创新和投资，有一天我们可能会看到可持续能源与传统燃料资源一起发挥作用。
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本文翻译自Dassault Systèmes Bolg, 点击“阅读原文” ，访问原文英文链接。
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