研究人員發(fā)現(xiàn)，鎳和鈷可能是生產(chǎn)過程的關鍵。來自美國伍徹斯特理工學院（Worchester Polytechnic Institute）的研究人員正在研究從尿素中制氫，并開發(fā)出一種由鎳和鈷原子組成的材料，該材料具有精心定制的電子結(jié)構，可以將尿素從水中去除，從而將其轉(zhuǎn)化為氫氣。

尿素是什么，為什么用它來生產(chǎn)氫？

尿素是一種低成本的氮肥。它也是人體代謝產(chǎn)生的天然化學廢物。據(jù)氫氣生產(chǎn)研究背后的科學家稱，僅在2021年，全球估計就生產(chǎn)了1.8億噸尿素。然而，富含尿素的農(nóng)業(yè)徑流和城市污水排放對水生環(huán)境和人體健康有害，因為它會引起水體富營養(yǎng)化——導致有害藻華和缺氧。

然而，尿素的獨特特性使其成為一種潛在的儲氫介質(zhì)，能夠提供可行的按需制氫。科學家們提到的一個例子是，尿素無毒，水溶性高，氫含量高(重量比6.7%)。因此，與傳統(tǒng)的水電解相比，尿素電解制氫具有更經(jīng)濟、更節(jié)能的潛力。

研究人員的制氫方法允許他們選擇性地氧化尿素。尿素電解是尿素制氫的必要條件。從尿素制氫的主要挑戰(zhàn)是缺乏廉價和高效的選擇性氧化尿素而不是水的電催化劑。

也就是說，科學家們通過創(chuàng)造電催化劑找到了解決問題的方法，這種電催化劑由鎳和鈷原子協(xié)同作用，具有獨特的電子結(jié)構，用于選擇性尿素電氧化。

研究小組使用由鎳和鈷原子組成的具有精細電子結(jié)構的材料，可以使這些過渡金屬氧化物和氫氧化物在電化學反應中選擇性地氧化尿素。

研究人員的發(fā)現(xiàn)可能有助于利用廢物流中的尿素通過電解過程高效制氫。此外，它還可以用于從水中隔離尿素，這可以支持維持生態(tài)系統(tǒng)的長期可持續(xù)性，并徹底改變氫能。

科學家們關于他們基于尿素制氫的研究論文發(fā)表在《物理化學快報-The Journal of Physical Chemistry Letters》上。