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    新催化劑提供了一種更經濟的海水制氫方法
    2022年09月11日    閱讀量:     新聞來源:中國化工網 okmart.com  |  投稿

    近年來,氫作為一種潛在的清潔能源引起了人們的關注,因為它燃燒時不會產生破壞氣候的排放物。然而,傳統的制氫方法有大量的碳足跡,而且更清潔的方法成本昂貴,技術復雜。

    現在,研究人員報告了一項重大進展,即一種雙電極催化劑,它依靠一種化合物有效地從海水和淡水中產生氫氣和氧氣。以前嘗試使用這種雙功能催化劑將水分解成氫和氧通常導致兩種功能之一的性能差。使用兩種單獨的催化劑起作用,但增加了催化劑的制造成本。

    在《能源與環境科學》所述的研究中,休斯頓大學、香港中文大學和華中師范大學的研究人員報告說,他們使用了一種鎳/鉬/氮化合物,與少量鐵進行調整,并在泡沫鎳上生長,以高效產氫,然后,通過循環電壓引發的電化學重建過程,轉化為產生類似強大析氧反應的化合物。

    研究人員說,使用單一化合物進行析氫反應(HER)和析氧反應(OER)鈥攁lbeit在重建過程中略有變化鈥攏ot不僅使水分離更經濟,還簡化了工程挑戰。

    大多數材料最適合HER或OER,但這兩種反應都需要完成化學反應并從水中產生氫氣。UH德克薩斯超導中心主任任志峰(Zhifeng Ren)是該論文的通訊作者,他表示,這種新型催化劑不僅可以使用單一催化劑進行高效操作,而且在海水和淡水中也同樣有效。“與現有催化劑相比,這與有史以來最好的報道不相上下,”他說。

    使用堿性海水并在準工業條件下運行,該催化劑在海水中僅使用1.56伏就可提供1000毫安/平方厘米的電流密度,在80小時的測試中保持穩定。

    該催化劑在海水中的強大性能可以解決一個問題:大多數可用的催化劑在淡水中效果最好。海水的分裂更為復雜,部分原因是鹽和其他礦物的腐蝕。Ren也是UH的安德森醫學博士物理學教授,他說新的催化劑也能產生純氧,避免了一些催化劑產生的腐蝕性氯氣的潛在副產品。

    但淡水供應日益受到干旱和人口增長的限制。相比之下,海水是豐富的。“通常情況下,即使催化劑對咸水有效,它也需要更高的能耗,”任說。“在這種情況下,需要幾乎與淡水相同的能源消耗是非常好的消息。”

    UH物理系副教授、論文作者之一陳碩(音譯)表示,據報道,該催化劑在相對較低電壓下的強電流密度降低了制氫的能源成本。“但這只是催化劑解決負擔能力的一種方式,”陳說,他也是TcSUH的主要研究員。

    通過使用一種材料鈥攖他在鐵中加入了鎳/鉬/氮化合物鈥攆或者HER,然后使用循環電壓觸發電化學重建,以產生稍微不同的材料,氧化鐵/鉬/鎳氧化物。對于OER,研究人員消除了對第二種催化劑的需要,同時簡化了工程要求,陳說。

    “如果你要在兩個電極上使用兩種不同的材料制造一個裝置,你必須弄清楚電荷如何流過每個電極,并設計適合的結構,”她說。“在這種情況下,材料并不完全相同,因為一個(電極)經歷了電化學重建,但它是非常相似的材料,因此工程更容易。”

    除了任和陳,論文的研究人員還包括寧明輝、張方浩、吳立波、邢新新、王德志、宋紹偉和《基明報》,都是呃;華中師范大學;香港中文大學的羅宇。

    標簽:化工應用技術中心石油化工
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