发展一个氢经济不是件简单的事;然而,莱斯大学工程师已经确定了一种机制,可以使氧进化在酸催化,最困难的问题之一在水中电解生产清洁的氢燃料,更具成本效益的和实用的。
一个实验性反应堆水稻采用ruthenium-based阳极将水分解成氢气和氧气而不需要昂贵的铱。图片来源:杰夫Fitlow。
浩田王的实验室水稻的乔治·r·布朗工程学院代替稀有和昂贵的铱的正电极催化剂在反应器与钌水分解为氢和氧,更无处不在的贵金属。
有效增加镍二氧化钌(RuO2)实验室最终以一个强大的阳极催化剂,从水电解产生的氢在环境条件数千小时。
有巨大的行业兴趣清洁的氢。也这是一个重要的能源载体和重要化学制造,但目前生产的碳排放贡献很大一部分化学制造业在全球范围内。我们想要产生一个更可持续的方式,使用清洁电力和水分解是公认最有前途的选择。
浩田,乔治·r·布朗工程学院,莱斯大学
铱,据王,八倍钌和可能会增加20%到40%的价格制造商用设备,特别是对未来大规模部署。
在《自然材料欧洲杯足球竞彩吴、王、大米博士后振宇,研究生Feng-Yang Chen和同事从匹兹堡大学和弗吉尼亚的详细过程。
氧和氢的发展发生在极化催化剂改变水分子释放氧气和氢气被称为“水分裂。”
Wu说,“阴极产生的氢,这是一个负电极。与此同时,它必须平衡电荷通过在阳极氧化水生成氧气。”
阴极非常稳定,而不是一个大问题,但是阳极使用酸性电解质时更容易腐蚀。常用的过渡金属如锰、铁、镍和钴氧化和溶解到电解液。这就是为什么唯一实用的材料用于商业质子交换膜水电解槽铱。稳定的数万小时,但它是非常昂贵。
Feng-Yang陈,研究生,莱斯大学
为了确定一个替代,王的实验室调查大量金属之前决定为其著名的活动和掺杂二氧化钌镍。
作者表明,超小,高度结晶RuO2与镍纳米颗欧洲杯猜球平台粒掺杂物在阳极支撑水分裂超过1000小时每平方厘米200毫安的电流密度没有退化。
他们对比阳极构建纯二氧化钌,促进水电解分解前有限数量的小时。
要启用应用程序在当前的商业流程,实验室正在努力开发其钌催化剂。
既然我们已经达到了这个稳定的里程碑,我们面临的挑战是提高电流密度至少5到10倍,同时仍然保持这种稳定。这是非常具有挑战性的,但还是可能的。
浩田,乔治·r·布朗工程学院,莱斯大学
王认为的必要性是紧迫的。
他总结道,“铱的年产量不会帮助我们生产氢的数量我们需要今天。即使使用所有的铱全球生产将不生成氢的数量我们需要如果我们想要通过电解水产生。这意味着我们不能完全依靠铱。我们必须开发新的催化剂降低其使用或完全消除它的过程。”
浩田王是威廉·马什受托人的椅子在大米和化学和生物分子工程学的助理教授。
韦尔奇基金会支持的研究(c - 2051 - 20200401),戴维和露西尔帕卡德基金会(2020 - 71371),罗伊·e·坎贝尔教师开发奖、美国国家科学基金会(1905572,1905572),匹兹堡大学的研究中心计算和阿贡国家实验室的先进的光子源。欧洲杯线上买球
期刊引用:
吴,Z.-Y等。(2022)Non-iridium-based electrocatalyst耐用酸性氧进化在质子交换膜电解水反应。自然材料欧洲杯足球竞彩。doi.org/10.1038/s41563 - 022 - 01380 - 5。
来源:https://www.rice.edu/