研究人员开发了新的纳米级程序，以增强电极材料，以改善氢产生的性能。
氢对于缓解气候变化至关重要。但是，用于制造气体的化学反应通常迟钝且效率较低，这使气体产量更加昂贵和脏。新提出的程序最终可以使氢气的产生效率更高。
材料生产的描述及其与现有商业竞争者的性能的比较出现在期刊上纳米研究4月7日。
随着世界试图使其经济脱碳以减轻气候变化的影响，氢对于一系列清洁能源的应用将是必要的。电解 - 使用电力将水分成其组成的氢和氧原子 - 是最常用的生产氢的技术，即不产生温室气体（只要电力本身由可再生能源或核电干净生产）。
但是电解的能源密集型，因此代价高昂，使该选项比传统的高排放方式在商业上竞争不那么竞争，以通过天然气的分裂来制造氢气（这会破坏气候目的）。
这意味着近年来一直在寻求提高电解效率的努力。与常规碱性电解技术相比，由于能源效率更高，产生的氢气的较高纯度以及更灵活的结构设计，质子交换膜电解（PEM）被认为将来更加有前途；削减成本。
在碱性电解中，该反应发生在两个电极（一个阳性，阴极和一个负）之间，在水的液体溶液和导电离子的电解质溶液中。PEM电解取决于固体而不是液体来进行离子 - 一种称为质子交换膜的聚合物。在两个电极之间使用电流后，氧气在阳极和阴极处的氢收集。
然而，对总体化学反应的产生氧的一部分（姐妹对产生氢的成分的“半反应”）仍然存在迟钝，尤其是在电解过程的酸性环境中，这意味着仍然存在一个提高效率的空间很大。
为了克服氧气问题，研究人员提出了fruthenium（RU）和基于虹膜（IR）的氧化物作为最先进的电极材料，并且已经提出了许多方案来进一步改善这一点，包括合金合金欧洲杯足球竞彩（将氧化物与其他金属混合），以及电极与膜之间界面的更好工程。
已经证明这可以改善在氧化物（反应发生的材料的物理位置）上发生的活性位点发生的活性量。同时，已证明，纳米级（“纳米结构”）的材料结构的巧妙设计，包括增强孔隙率（材料中的空空间），已被证明可以增加表面上存在的活动位点的量。
尽管有这些改善，但仍需要对PEM电解质中的实际应用显着改善IR或RU基氧化物的催化活性（引发或加快化学反应）和IR或RU基氧化物的抗酸性。
最近，已经提出了“原子步骤”的使用作为在其他一系列化学反应中提高内在催化活性的一种方式，但直到现在尚未应用于电解中IR或RU基氧化物的挑战。虽然人们认为原子水平的材料表面基本上是平坦的，但实际上，晶体表面可以具有一系列原子尺度露台或“台阶”的缺陷。根据其形状，这些原子步骤可以产生材料的实质性化学特性。
“我们认为，如果我们结合了所有这些策略，开发了一种合金的IR-和RU基于RU的氧化物，该氧化物是在纳米尺度上以增强的孔隙率和丰富的这些原子步骤构造的，我们可以产生您可能所说的'spep-改变效率，”Shenyang国家材料科学实验室的副教授，本文的作者之一Bo Li说。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
研究人员开发了合金的铸币，该合金结合了虹膜，芳族和铝（IR6RU6AL88），并纺出材料的超薄丝带，宽度约为2000微米，厚度约为30微米。在构成材料的晶体的形成和生长过程中，超小晶体簇表现出所需的原子步骤的赏金。
显微镜还表明，丝带在其表面上有一系列多孔齿轮样结构。然后，通过在硫酸中合金的丝带的电化学激活（H2SO4）获得了氧化铱（IR0.5RU0.5O2）。
然后，将氧化物的电催化性能与市售的二氧化硅相比，新型纳米材料很容易击败其竞争者，同时在强酸性环境中也显示出增强的稳定性。
密度函数理论计算（一种用于探索原子和分子电子结构的计算建模技术）表明，性能的急剧增加来自原子步骤的高密度和活动位点的数量增加。
现在，技术和成功的解释为商业电解应用的高性能和基于氟森的催化剂的开发奠定了基础。
来源：http://www.tup.tsinghua.edu.cn/en/index.html