利用可再生能源产生的氢气是一种很有前途的清洁燃料来源。最常见的现有电解技术之一是质子交换膜 (PEM) 电解，即利用电从水中产生氢气的过程。各国政府和国际可再生能源机构等组织正在推动使氢更加主流的举措，但质子交换膜电解依赖于稀有且昂贵的催化剂铱，这一直是该技术采用的瓶颈。

最近，材料科学初创公司 Mattiq 合成了数百种可能的铱替代品。该公司测试这些新材料的方法比传统实验室实验的方法要快得多，并且可以为在 PEM 电解槽中寻找更容易的铱替代品铺平道路，从而使采用更广泛。

“如果你想想元素周期表，其中有一百多种独特的元素，你可以用多种不同的方式混合它们。”——安德烈·伊万金，马蒂克

目前，质子交换膜电解依靠铱来催化从水中产生氧气的反应，这是电解的关键部分。Mattiq 首席技术官 Andrey Ivankin 表示，铱作为催化剂效果很好，因为它达到了反应性的最佳点——它的活性足以刺激电解反应，但活性又不会太高，以至于会在 PEM 电解槽的酸性环境中迅速降解。

Mattiq 是一家来自伊利诺伊州埃文斯顿西北大学的初创公司，专门从事可持续技术的材料发现。该公司解决了寻找合适的 PEM 电解铱替代品的挑战，作为其高通量材料发现平台的概念验证。Mattiq 的发现过程使用采用纳米技术构建的微芯片来同时测试大量潜在的新材料;每个芯片可以包含 10,000 个纳米级反应器，每个反应器容纳不同成分的材料。伊万金说，能够同时测试大量材料是成功材料发现的一个重要方面，因为在创造新材料时可以尝试几乎无限数量的成分。

伊万金说:“如果你考虑一下元素周期表，其中有一百多种独特元素，你可以用多种不同的方式混合它们，”特别是在考虑材料尺寸和结构等变量时。

马蒂克通过寻找满足三个标准的材料来解决铱稀缺问题:它们的反应必须与铱一样好或更好，与铱一样耐用或更好，并且含量更丰富。该公司利用机器学习来建议尝试新的成分，然后将其与其他新材料成分一起创建并沉积在芯片上。整个芯片在模拟 PEM 电解槽的环境中进行了测试。向芯片施加电压，在每种材料中产生输出电流，以指示反应性。之后，结果被反馈到机器学习算法中以重新开始该过程。

通过系统地改变每个样品中的比例和成分，并将结果反馈到机器学习算法中，Mattiq 平台能够迭代出更有前景的成分。每个纳米芯片可以容纳 10,000 个成分，研究人员每天可以运行 10 个芯片。在短短六周内，该平台能够测试 600 万种成分，并产生了数百种有前途的新材料，用于进一步测试作为铱的替代品。

一些新材料包含过渡金属，其含量比铱丰富得多，也更容易获得，而其他有前途的候选材料仍然含有铱，但作为不同结构的一部分，使整个材料比纯铱更具反应性。

“比方说，如果你能将其活性提高 [10 倍]，那么你现在需要的铱就会减少 10 倍，”Ivankin 说。