为克服绿色氢气等现有制氢方式的局限，实现稳定制氢，一种自发电型制氢系统已被开发出来。
KAIST表示，新材料工程系Kang Jeonggu教授研究团队开发出了基于锌空气电池的自发电型制氢系统，此消息于22日公布。
空气电池是一种一次电池，吸收空气中的氧气作为氧化剂。其优点是寿命长，缺点是电动势较低。
氢气（H2）是高附加值物质合成的原料。尤其是氢气的理论能量密度比汽油和柴油等传统化石燃料高出3倍以上，具有142MJ/kg的能量密度，因此也作为清洁燃料备受关注。
作为能够给国家经济、全球竞争力和国民生活带来根本性变化的方案，氢能经济体系的重要性正不断提升。
然而，目前大多数制氢方式都伴随着二氧化碳（CO2）排放问题。
出于同样原因，利用太阳能、风能等新能源发电，再通过电解水（H2O）制取氢气（H2）的清洁绿色氢气，被提出作为解决方案。
但绿色氢气存在受温度、天气等周边环境影响导致发电量不稳定、从而造成水分解效率低的问题，在现场应用时难度较大。
为克服这一问题，能够释放足以通过水分解产生氢气的电压（1.23V以上）的空气电池也曾被视为潜在动力源，但其同样存在必须使用贵金属催化剂才能实现足够容量，以及在长时间充放电过程中催化剂材料性能急剧下降等局限。
在此背景下，开发既能高效促进水分解反应（产氧、产氢），又能在反复的锌空气电池电极充放电反应（氧还原、产氧）中保持稳定的材料，成为一项必不可少的课题。
在这方面，研究团队提出了一种合成方法：在氧化石墨烯上生长纳米尺寸的金属有机骨架结构，制得在三种不同催化反应（产氧–产氢–氧还原）中均表现出优异性能的非贵金属催化材料（G-SHELL）。
此外，当将所开发的催化材料用作空气电池的空气极材料时，确认其实现了比现有电池高5倍的能量密度（797Wh/kg）、优异的输出特性（275.8mW/cm²），并且在反复充放电条件下可长时间稳定运行。
更重要的是，锌空气电池以水溶性电解质驱动，在防火安全性方面具有优势，可作为下一代能源储存装置加以利用。基于此，研究团队预计，将锌空气电池与水电解系统联动，用于制氢的环保方法，有望在实际现场得到应用。
Kang教授表示：“基于锌空气电池的自发电型制氢系统，将成为克服当前绿色制氢方式局限的新突破口。”
另一方面，本研究在科学技术信息通信部和韩国研究财团“纳米及材料技术开发项目–未来技术研究室”的支持下开展。
KAIST新材料工程系博士课程研究生Kim Dongwon和硕士课程研究生Kim Jihun以共同第一作者身份参与撰写的研究成果（论文），已于上月17日发表在融合领域国际学术期刊《Advanced Science》上。
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