西湖大學電解水制氫催化劑新突破
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】在“雙碳”背景下，電解水制氫作為實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵技術(shù)之一，備受關(guān)注。其中，陰離子交換膜電解水制氫(AEM-WE)因其結(jié)合了堿性電解水制氫(AWE)和質(zhì)子交換膜電解水制氫(PEM-WE)的優(yōu)點，被認為是最具潛力實現(xiàn)低成本、高效率制綠氫的工藝。然而，AEM-WE技術(shù)的大規(guī)模工業(yè)化進程一直受制于電極材料難以在大電流密度下長期穩(wěn)定運行的問題，尤其是涉及氧氣析出反應(OER)的陽極側(cè)催化劑材料。
西湖大學人工光合作用與太陽能燃料中心教授孫立成團隊開發(fā)了一種新型非貴金屬催化劑CAPist-L1的制備工藝，即向溶液中人為引入不溶納米顆粒，在常溫、常壓條件下通過簡單浸泡法，一步合成非貴金屬催化劑——CAPist-L1。
研究團隊利用金屬無機鹽在水中和有機試劑中的溶解度差異，將硝酸鎳的異丙醇溶液和硫酸亞鐵的水溶液混合，得到含豐富納米顆粒的非均勻液相體系。進一步地，在這一體系中沒入泡沫鎳，在常溫、常壓條件下浸泡24小時，即可獲得CAPist-L1催化劑。
CAPist-L1的制備過程簡易、成本低廉、可重復度高且易放大化制備，是一種含鎳鐵金屬、硫酸根、氫氧根和水分子的層狀雙金屬氫氧化物(LDH)結(jié)構(gòu)。通過電化學分析，CAPist-L1在1000 mA cm-2的電流密度下過電位僅為220±4.5 mV，低于常規(guī)的NiFe-LDH催化劑和商業(yè)化IrO2催化劑。更為關(guān)鍵的是，CAPist-L1在1000 mA cm-2電流密度下可穩(wěn)定運行超過19000小時，展現(xiàn)出極高的電化學穩(wěn)定性和催化效率。
CAPist-L1的高活性和高穩(wěn)定性主要源自于一層致密過渡層的存在。這層過渡層介于催化劑層和金屬基底之間，將催化劑層牢牢地錨定在金屬基底上，不僅大大增強了催化劑整體的機械穩(wěn)定性，還降低了催化結(jié)構(gòu)與基底的接觸阻抗，從而整體提升了催化劑的活性和穩(wěn)定性。研究團隊發(fā)現(xiàn)，過渡層并非在CAPist-L1形成初期產(chǎn)生，而是在浸泡4小時后才開始緩慢出現(xiàn)，這一發(fā)現(xiàn)為理解催化劑的生長機制提供了重要線索。
CAPist-L1在1000 mA cm^-2的電流密度下已穩(wěn)定運行超過19000小時，至今還未出現(xiàn)衰退的跡象。此外，研究團隊將CAPist-L1作為陽極催化劑應用于陰離子交換膜電解水制氫中，展現(xiàn)出優(yōu)秀的制氫活性，即在1.8 伏的電壓下達到2000 mA cm^-2的電流密度。這意味著陰離子交換膜電解水制氫技術(shù)的短板終于被補上了，研究為高效制造綠色氫氣提供了可能。
相關(guān)研究成果Seed-assisted formation of NiFe anode catalysts for anion exchange membrane water electrolysis at industrial-scale current density于近日發(fā)表在《自然—催化Nature Catalysis》。
關(guān)注本網(wǎng)官方微信 隨時閱讀專業(yè)資訊
- 1520萬！中國海關(guān)科學技術(shù)研究中心采購一批檢測設(shè)備 2024-10-23 10:39:34
- 近日，中國海關(guān)科學技術(shù)研究中心發(fā)布多項招標公告，采購液相色譜儀、液質(zhì)聯(lián)用儀、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀等檢測設(shè)備，預算總計1520萬元。
- 在線氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)中標結(jié)果公告 2024-10-23 09:55:22
- 項目名稱：在線氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)采購項目，項目編號：0729-244OIT320607/02，招標范圍：在線氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng) 1套，招標機構(gòu)：東方國際招標有限責任公司，招標人：中國科學技術(shù)大學
- 上海市超高壓液相色譜儀中標結(jié)果公告 2024-10-23 09:40:56
- 項目名稱：超高壓液相色譜儀，項目編號：4961-2444HFGJ0577，招標范圍：超高壓液相色譜儀，招標機構(gòu)：上海哈復招標服務(wù)有限公司，招標人：上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院
- 預算885萬元 濟南海關(guān)采購實驗室儀器 2024-10-23 09:34:41
- 近日，濟南海關(guān)委托山東省魯成招標有限公司組織公開招標，為實驗室采購全二維超高效液相色譜三重四極桿質(zhì)譜聯(lián)用儀、超高效液相色譜三重四極桿質(zhì)譜聯(lián)用儀等儀器，預算885萬元。
- 預算421萬 一研究所采購凱氏定氮儀、火焰光度計等 2024-10-23 08:54:20
- 近日，中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院南亞熱帶作物研究所就“國家土壤質(zhì)量湛江觀測實驗站建設(shè)項目——儀器設(shè)備購置”發(fā)布公開招標公告，預算金額為421萬元。
版權(quán)與免責聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它來源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點或和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權(quán)行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源，并自負版權(quán)等法律責任。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。