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科学家开发出高效电解水催化剂

发布时间: 2017-09-27
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本报讯 中科院化学所分子纳米结构与纳米技术重点实验室胡劲松课题组在氢能的清洁获取与应用方面开展了系列研究,并开发出新型高效电解水催化剂。相关成果日前发表于《美国化学会志》等杂志。

据了解,限制电解水制氢大规模应用的最重要瓶颈是如何大幅降低其电能消耗,从而大幅降低制氢成本。其关键是如何有效降低电极上析氧反应(OER)和析氢反应(HER)的过电位,实现在低槽压下的大电流产氢。

最近,胡劲松课题组针对电解水过程中阳极析氧反应比动力学缓慢、过电位高的问题,发现通过对原本活性不高但制备过程环境友好的析氧催化剂进行微观形貌以及电子结构的调控,可大幅提升其电催化析氧活性与稳定性,从而为拓展电解水电极材料的选择提供了另一种途径。

研究发现,硼酸镍(II)(Ni3(BO3)2)纳米催化剂的电催化析氧性能与其结晶度密切相关,并通过调控其结晶度,首次获得了OER性能优异的新型硼酸镍(II)析氧电催化剂。这一通过调控电催化剂结晶程度来精细调控电催化剂性能的研究结果为开发新型低成本、高效电催化剂提供了崭新的思路。

科研人员还发现,通过向碱式碳酸钴中引入锰,实现对其微观形貌和电子结构的双重调控,可大幅度提升其电催化分解水性能,使原本没有应用前景的碱式碳酸盐类材料成为可与最近报道的高性能硫化物和磷化物等媲美的、在大电流下工作的新型双功能全水分解电催化剂。(宗华)


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