自优化催化剂促进水分解制绿氢
文章来源：新能源网 更新时间：2025-03-14 09:36:06
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就二氧化碳中性能源生产而言，氢是一个备受争议的选择。 将水分解成氧和可储存的氢的电解槽单元由可再生资源提供电力，主要由风能和太阳能产生。然而，催化剂是促进这一过程的必要条件。迄今为止，贵金属氧化物如二氧化钌和二氧化铱被用作基准催化剂。然而，这些金属价格昂贵、稀有，而且在酸性和碱性环境中都不稳定。 高丹丹（音译）博士是美茵茨约翰内斯·古腾堡大学（JGU）的初级小组组长，也是德国研究基金会资助的沃尔特本杰明奖学金获得者，她和她的团队已经成功地设计了一种使用钴和钨的替代形式的催化剂，这些元素很容易以低成本获得。 高丹丹博士说：“我们的催化剂的独特之处在于，随着时间的推移，它的性能实际上会提高，而传统的催化剂要么保持稳定的性能，要么会因为不够耐用而失去一些性能。” “经过优化过程，活性甚至高于基准催化剂。”高和她的团队的研究结果最近发表在《Angewandte Chemie International Edition》杂志上。 是什么导致了自我优化过程？ 研究人员进行了实验和理论研究，以找到催化剂非凡的自我优化能力的解释。 他们能够确定催化钴钨氧化物的化学性质在水分解过程中发生了变化。虽然钴最初主要以Co2+的形式存在，但它越来越多地转化为Co3+。 同时，原钨W5+离子与W6+离子的比例向有利于后者的方向偏移。 高解释说：“在水的分解过程中有两个反应。析氢反应（HER）产生氢气，析氧反应（OER）产生氧气。” “析氧反应（OER）代表了整个反应的瓶颈。这就是为什么我们如此致力于开发一种能够促进OER半反应的催化剂。” 虽然OER最初是由钨活性位点引起的，但随着时间的推移，这一过程会转移到钴活性位点。此外，催化剂的电化学活性表面积也随着时间的推移而增加。研究小组还观察到表面亲水性的变化。它对水的亲和力逐渐增加，这在电化学水分解的情况下特别有益。 高得出结论：“总的来说，我们记录到明显降低的过电位和增加的电流密度，伴随着OER动力学的大幅增加。所有这些对未来的氢气生产都是积极的消息。” （素材来自：Johannes Gutenberg-Universität Mainz 全球氢能网、新能源网综合） |
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