【已解決】 電催化能否被歸為材料新能源方向?
材料方面一提到新能源就認為是脫坑工資高，但實際上高的可能只有電池和半導體方向，而電催化目前應用最多的可能就是電解水，那么電催化（her、orr、oer、co2rr）能否歸為新能源方向，跟進吃一波紅利
最佳答案 2024-09-24 00:00
電催化是指在電化學過程中，使用催化劑來加速電子的轉移來提高化學反應速率的現象或技術。在電催化中，催化劑（通常是金屬或含有金屬的化合物）作為電極材料，能夠降低反應的活化能，使得電化學反應在較低的過電位下進行，從而提高能量轉換效率和降低能耗。因此，電催化與許多領域都有所交叉。像是電化學、材料科學、化學工程、環境科學、能源科學、生物醫學等等領域都屬于是電催化涉及的領域。
同樣的，新能源所涉及的領域也很多，電池、鈣鈦礦，甚至搞風力發電什么的也是新能源。電催化的研究方向主要包括電解水中的析氫（HER）、析氧反應（OER），燃料電池中重要的半反應氧還原反應（ORR）以及電催化二氧化碳還原反應和氫氧化反應（HOR）等。
首先來說說前兩個方向，析氫和析氧反應其實都是電催化水分解過程中的重要半反應，析氫反應發生在電解槽的陰極而析氧反應發生在陽極。顧名思義，HER涉及將質子（H+）或水合氫離子（H3O+）還原成氫氣（H2）而涉OER涉及將水氧化成氧氣和質子。電解水是制氫的重要途徑之一，商業電解水技術雖然比較成熟，但海水電解制氫，這一反應在電解水技術中算是最難的方向之一，但是氫氣作為一種清潔能源，在各種領域皆有著廣泛的應用潛力，所以很多企業和學者對這一方向都比較感興趣。
接下來要說的是和電池關聯比較大的氧還原反應（ORR），其中也分兩種，一種是如果是2e-的ORR，產物是H2O2，即電催化氧氣還原制備過氧化氫，這個電化學反應比較新，所以主要發展方向在學術上；另一種是4e-的ORR，這個是用在燃料電池上的，也是燃料電池和金屬空氣電池等能量轉換設備中的關鍵陰極反應。氧還原反應涉及將氧氣還原成水的過程，這個過程中涉及四個電子的轉移。
正因如此，研發出更好的催化劑對于提升燃料電池效率和降低成本至關重要，傳統的鉑（Pt）基催化劑雖然性能優異，但由于成本高和資源稀缺，學者們也在研究過渡金屬氧化物、硫化物、氮化物等作為替代品。或者說通過調整材料的組成、結構和表面特性，來優化ORR性能。
電催化二氧化碳還原反應（CO2RR）是一種將二氧化碳轉化為高附加值的燃料和化學品的技術，被認為是實現“碳中和”目標的有效途徑之一。也就是說用于CO2RR的催化劑需要能夠有效地激活二氧化碳分子，并促使其還原轉化。
目前來說這個技術尚處于實驗室階段，離商業化工業化還有很長的路要走，一般只有頂尖央企和外企的研究院會有這個方向。不過這項技術的前景還是未來可期的，一旦能有技術性的突破，那所帶來的將會是新的技術革命浪潮。
電催化雖然說主要是化學方面的學科，但是因為涉及的知識面比較廣，所以在找工作上，還是能和鋰電、材料上靠一靠的。目前來說，電催化的主要就業崗位還是氫能相關，但隨著新能源相關行業的快速發展，保不準電催化也能吃到紅利。實際上，材料專業由于電池的快速發展而煥發第二春也是近幾年的事情。
就拿這幾個月來說，各大高校也在持續的拿出研究成果。比方說武漢大學雷愛文和李武教授的團隊在電催化同位素標記方面取得了突破性成果，通過電催化技術實現了芳烴和雜芳烴的還原氘代反應，為新藥創制、質譜內標等領域提供了新的研究工具。南開大學的羅景山教授團隊與西班牙巴斯克大學合作，在電催化水分解制氫研究中取得重要進展，開發了在大電流密度下穩定運行超過1000小時的堿性析氫催化劑。中國科學院院士、大連化學物理研究所研究員李燦帶領的團隊成功研發出電子介導對驅動的離場電催化技術，為低成本制綠氫提供了新路徑。
也就是說，保持對最新研究趨勢的了解是至關重要的。這不僅能夠讓你洞察行業的進步，還能幫助你捕捉新能源領域的新興機會。其實沒有必要緊盯著電池和半導體方向，因為電催化涉及的領域這么多，你完全可以關注一下其他研究方向的就業情況，從而找到最適合自己的路子。
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