韩国中央大学开发新型异质结构催化剂可有效促进水分解制氢

时间:2022-06-23 16:48:08 采编:wangshuaigang 阅读:

  随着大气中的二氧化碳含量不断增长,全球变暖趋势不断加剧,使用更清洁、更可持续的能源来替代化石燃料,成为解决环境问题的当务之急。在这方面,清洁氢能源是一个很好的选项。



图片来源:韩国中央大学

目前,电催化水分解是最清洁的制氢方法。然而,为了提升效率,这一过程需要使用铂等稀有贵金属催化剂。由于成本较高,其大规模工业化应用受到影响。相比之下,过渡金属基催化剂成本较低,如钴、镍、铁的氧化物、硫化物和氢氧化物等。这儿有一个问题是,电催化水分解过程由两个半反应组成,即析氢反应HER和析氧反应OER。以往报道过的大多数过渡金属基催化剂只能单独催化HER或OER,导致相关配置复杂,总体成本较高。

据外媒报道,韩国中央大学Chung-Ang University的研究人员为此开发了一种新型异质结构催化剂,由空心硫化钴物CoSx和镍铁NiFe层状双氢氧化物LDH纳米片组成,可以同时促进两种半反应。

研究负责人、助理教授Seung-Keun Park表示,制备高效水分解催化剂的合理策略是,将OER活性NiFe LDH和HER活性催化剂整合至同一异质结构中。空心HER催化剂具有高表面积和开放结构,被视为完成这一工作的理想选择。事实证明,金属有机骨架MOF是制造空心结构的有效前体。然而,目前还没有关于含有NiFe LDH的MOF基空心催化剂的报道。

因此,研究人员以受控方式,将NiFe LDH纳米片电化学沉积至由泡沫镍支撑的空心CoSx纳米阵列表面上。将活性HER催化剂CoSx和OER催化剂NiFe LDH整合在一起,从而实现卓越的双功能催化活性。

事实上,在低电池电压下,这种催化剂能够在两个半反应half-reaction中稳定地提供高达1000 mA cm-2的电流密度,这表明其在工业规模的水分解应用中是可行的。研究人员认为,这要归功于催化剂异质结构上存在大量的活性位点,在反应过程中能促进电解质渗透,并释放气体。此外,基于该催化剂的电解槽,在低电池电压下表现出300 mA cm-2的高电流密度,并且整体水分解过程可持续100小时,具有耐用性。

研究人员表示,这种催化剂表现出增强电催化性能,可能是由于其独特的分层异质结构,及其组件之间的协同作用。这项工作将促进实现零排放社会。

来源于:未知
版权声明:凡注有"科技之家"的稿件,转载必须注明来源为"科技之家",来源标注其他网站的所有内容,与科技之家无关。其原创性和内容未经本站证实,本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。如发现本站文章存在版权问题,烦请用邮件发送至,我们将及时进行删除处理,谢谢合作!

分享: