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新的三维自支撑电极可为大规模制氢铺平道路

日期: 2021-12-02
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来源:EurekAlert


氢能被认为是21世纪最有前途的清洁能源之一。它不仅具有最高的热值(每消耗单位所产生的热量),而且产生的污染几乎为零。电催化水裂解是目前有效获得氢气的最有效方法之一,因为它的能量利用率高,操作简单。关键的挑战是找到一种高效的催化剂,以提高氢气进化反应(HER)和氧气进化反应(OER)过程的有效性。这种催化剂的目标是减少过电位,换句话说,在HER和OER过程中任何形式的损失或非理想反应。

高能物理研究所(中国科学院)和宁波材料技术与工程研究所(中国科学院)的研究人员已经开发出一种三维自支撑电极,可以降低水分离过程中的过电位。在他们最近发表在《绿色能源与环境》杂志上的论文中,他们概述了他们提出的方法,该方法通过直接电沉积--一种从溶液中的分子、离子或复合物组装固体材料的过程--来制备用于整体水分离的分层和蜂窝状合金。在这种情况下,该溶液是高温熔融盐中的镍(Ni)泡沫。

高能物理研究所的史伟群教授解释说。'作为催化剂载体的镍基金属泡沫由于其大的比表面和开放的细胞结构而具有特殊的兴趣。然而,它们的制造通常是在水溶液或有机电解质中通过电沉积或水热合成进行的,这不允许引入更多的反应性金属元素,如稀土元素。'

为了解决这个问题,史教授和他的同事通过在高温熔融氯化盐中电沉积,将泡沫镍和镧--稀土元素之一--合金化,产生了一种含有镧和镍的合金。

授介绍:'这种分层合金具有充分暴露的亚微米级孔隙的活性位点,就像一个三维的、自支撑的、蜂窝状的网络结构,在制氢过程中促进了合金表面的快速电化学反应和气体演化。

'另一方面,由于蜂窝状合金表面有许多亚微米级的通道,大量的镍元素迁移到表面并转化为另一种高活性的物种,这大大促进了氧气的产生'。他补充说。'由于这项工作中开发的方法可以很容易地扩大规模,它可能为制造更高效的泡沫金属基材料铺平道路,用于大规模制氢。'



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