氢能已成为能源转型的一个基本要素，据氢能委员会宣布，预计到2030年，氢能发电量将达到175吉瓦。值得注意的是，预计未来40%的产能将使用PEM电解生产，这是一种依赖铱的技术，铱是一种供应极为有限的元素。由于每年只开采约9公吨铱，并且在各个行业中广泛使用，供应瓶颈迫在眉睫——除非实施减少质子交换膜应用中铱用量的解决方案。

目前，建设一吉瓦的产能需要大约400公斤铱。为了避免供应瓶颈，有必要将其减少到每吉瓦100公斤以下。Heraeus与Sibanye Stillwater合作，于2023年11月14日在法兰克福举行的P2X会议上发布了其最新解决方案，以应对可持续氢气生产的关键挑战。Heraeus推出了一种用于PEM水电解的钌基催化剂，将钌基催化剂的高活性与迄今为止在氢气生产过程中尚未实现的稳定性相结合，与氧化铱催化剂相比，可以节省85%的铱，缓解潜在的供应问题。钌的初级产量是铱的3.5倍。这一突破大大降低了材料成本和对铱的依赖，大大提高了氢气生产的可持续性。

除了铱，钌还催化析氧反应（OER），这是PEM电解的关键阶段。钌具有比铱优越的催化活性，但在PEM电解槽堆叠的具有挑战性的条件下缺乏稳定性。Heraeus的概念通过以新颖的方式结合钌和氧化铱来解决这个问题，增强稳定性，同时保持钌提供的增加的催化活性。

这种钌铱氧化物材料类别提供了前所未有的活性提升。该催化剂可以实现比氧化铱高达50倍的质量活性，并且与单独的氧化钌不同，它在操作条件下保持稳定。加速降解测试证实了其在30000次循环后的稳定性，表现出明显低于氧化钌和氧化铱的活性损失。这些发现得到了Mattiq的验证，Mattiq是一家总部位于美国芝加哥的初创公司，它结合了化学和材料科学领域的行业专业知识，并为开发项目进行了高通量筛选实验。

通过加入钌，Heraeus不仅有助于缓解潜在的供应瓶颈，还带来了巨大的商业效益。通过实施这一突破，可以显著降低90%的材料成本资本支出，确保氢气生产在经济上更加可行和高效。

Philipp Walter博士，Heraeus新业务发展执行副总裁表示：“我们的新型钌基催化剂大幅减少了每吉瓦所需的资本支出，这不仅解决了铱供应问题，而且具有经济意义。正是这样的解决方案将支持氢工业的必要规模扩大，使我们更接近实现我们的全球绿色能源目标。”

Sibanye Stillwater首席执行官Neal Froneman评论道：“作为全球最大的原生铱生产商，我们坚信，考虑到供应，这些金属的可持续需求对整个行业都是有益的。Heraeus迄今为止在工作中取得的可喜进展令人鼓舞，我们高度重视我们在这方面的合作伙伴关系。”

在氢经济的产品组合中，Heraeus已经提供了另一种基于载体氧化铱的铱节省催化剂。Heraeus氢气系统研发主管Christian Gebauer表示：“我们认识到，不同的操作环境可能需要不同的解决方案；一种催化剂在独特的条件下可能表现更好，而另一种催化剂可能在其他操作边界下更适合。这两种催化剂的美妙之处在于它们有可能在应用中进一步降低铱含量。我们的长期前景是开发最终将铱含量降至每吉瓦15公斤的解决方案。这些进步将为2030年后的超规模化打开大门，并代表着在实现可持续氢能产业和加强绿色能源未来方面迈出的重要一步。”