电催化裂解水或水合肼是生产氢气的一种有效手段，但通常需要有外来电源才能实施，这限制了户外产氢活动。针对此项难题，天津理工大学材料学院、新能源材料与低碳技术研究院、天津市先进多孔功能材料重点实验室和电镜中心的研究人员与合作者首次提出了基于水合肼裂解的自供能产氢系统，相关成果“Self-powered H2 production with bifunctional hydrazine as sole consumable”发表在近期的Nature Communications（2018, 9, 4365）上（https://www.nature.com/articles/s41467-018-06815-9）。

该论文报道了一种新颖的催化水合肼裂解的电催化剂——Fe掺杂CoS2纳米片，基于该电极组装了直接水合肼燃料电池和全裂解水合肼单元，从而获得自供能产氢系统（如下图所示）。这种产氢装置表现出高达9.95毫摩尔/小时（催化剂载量是0.5毫克/平方厘米）的产氢速率、98%的法拉第效率和20个小时内性能不衰减的稳定性。水合肼在该装置中既是燃料电池的燃料、也是被裂解产氢的来源。该研究也揭示了上述优异性能来自Fe掺杂降低了电催化过程中的自由能变化。这项研究将在氢燃料电池领域取得新进展。

这篇论文以天津理工大学为第一单位，通讯作者为罗俊教授、胡广志研究员（新疆理化所）和丁轶教授，第一作者为我校讲师刘熙俊和何佳博士，来自于北京科技大学、中科院高能物理所和北京化工大学的合作者们也参与了本项研究。该论文得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、天津市教委和科委的支持。