这种新型催化剂可以降低80%的制氢成本

  • 2019-05-14
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   这种新型催化剂可以降低80%的制氢成本

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   杭州5月13日电(记者姜云实习生洪恒飞通讯员柯一能)13日,记者从浙江大学获悉,浙江大学化学工程与生物工程学院研究员侯阳通过将高度分散的镍单原子锚定在氮硫掺杂的多孔纳米碳基底上,设计开发了单原子OER催化剂,可以使电/光催化水裂解氧裂解反应更加高效,从而提高制氢效率。。 这种新型催化剂可降低制氢成本80%,大大提高OER反应的稳定性。。 著名的学术期刊《自然通讯》在网上报道了这一成就。。

   最常见的制氢方法是通过水裂解产生氧气,然后形成氢气。产生的电/光催化析氧(OER)将限制总的能量转换效率。以前,研究人员开发铱作为催化剂来提高反应效率,但是它的价格非常昂贵。因此,开发能保证催化效果和价格低廉的替代品成为学术界面临的难题。


   侯阳的研究小组开始通过仿生学方法分析材料的原子结构。他们发现叶绿体中有一种金属-氮配位卟啉结构,可以收集太阳能,通过光合作用氧化反应分解水,释放氧气。侯阳说,他们还通过分析发现了镍氮配位掺杂碳材料。

   “在这种特殊的结构中,四个氮原子‘拉动'金属镍原子来吸引氢氧离子的吸附,降低了各种中间环节的转化难度,并进一步加速氧沉淀。侯阳说,研究小组创新性地用硫单原子原子取代氮原子,以进一步优化材料表面的电荷分布。同时,采用特殊工艺将镍氮材料“锚定”在碳衬底上,从而避免了材料的不稳定性。最后,新型催化剂电极在碱性条件下表现出优异的电催化水分解氧解吸活性和稳定性。

   “OER析氧反应是水裂解装置和金属空气电池的核心过程”。侯阳表示,这一成就将有助于新一代氢燃料汽车大规模降低燃料成本。

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