人们一直在努力减少碳基能源的使用，并以低碳或无碳的替代能源取而代之。分解水的过程可能是解决方案。

　　氢气生产是一种简单、安全、有效的方法，通过分解水的简单过程产生比汽油更多的能量。与严重依赖(或完全依赖)碳基能源不同，这种方式收集能源正日益成为标准。研究人员已经找到了一种方法，在泡沫镍上使用过渡金属硫化物，如锡(Sn)、钴(Co)和铁(Fe)，来开发非贵金属电催化剂，用于经济高效且环保的水分解。

　　研究人员在《纳米研究能源》杂志上发表了他们的研究结果。

　　为了在这个减少碳的冒险中取得成功，需要在这个过程中稳定一些反应。该研究的明星是FeSnCo0.2SxOy/NF，它可以在低电压下分解水的过程中同时充当阳极和阴极。

　　这里关注的两个反应是析氧反应(OER)和析氢反应(HER)。OER通过水的化学反应产生O2。HER通过双电子转移反应生成H2。产生的氢气可用作燃料。使用这两种反应是创造双功能电催化剂的理想方法。电催化剂可以定义为在电极表面起作用的催化剂(或反应启动剂)，电极表面是可以携带电流的表面。

　　HER已被证明在连续使用55小时时是稳定的，并且需要比OER更低的过电位。过电位是给定催化剂运行所需能量的差异。

　　不幸的是，OER的稳定性并不是它所需要的。这部分是由于涉及电子转移的额外步骤，但也因为它们所处的电解质通常是苛刻的。虽然OER在连续使用70小时左右是稳定的，但其活性会随着钴含量的增加而降低。

　　“提高过渡金属硫化物的OER稳定性是至关重要的，这样它们就可以用作可逆氢燃料电池的双功能HER和OER催化剂，”该研究的作者兼研究员关静琪说。

　　OER也比HER有更高的过电位。由于需要更高的能量来诱导催化剂运行，OER可能会更“困难”。然而，铁、锡和钴在泡沫镍上的组合在双功能稳定性和HER和OER活性方面都有一定的改善。

　　这些金属的结合和异质结构界面的形成可以调节电子在电解质表面的分布。这里的“异质结构”是指可以根据两种化学物质所处的位置而改变化学成分的半导体。在这种情况下，它是一个硫化物/氢氧根二价。

　　电子的均匀分布有助于提高整个结构的电荷转移率，从而促进电子的转移。由于这种半导体的性质，增加稳定性自然会改善整体活动和功能。

　　总的来说，这些过渡金属相互之间具有协同作用，特别是在进行HER时。这种效应使它们成为研究人员提出的主要挑战的理想候选者:减少碳基能源。

　　虽然结果很有希望，但总有一些步骤可以在未来完善一个过程。找到一种使过电位最小化的催化剂可以减少催化反应所需的能量输入。此外，确保所开发的电催化剂足够耐用，可以用于商业用途，并且可以承受长时间的连续使用而不会产生任何不良影响，这对于异质结构界面的长期成功至关重要。