订阅
纠错
加入自媒体

美国设计新型纳米颗粒实现更低成本制氢

OFweek氢能网讯:近日,阿肯色大学(University of Arkansas)、布鲁克海文国家实验室(Brookhaven National Lab)和阿贡国家实验室(Argonne National Lab)研究人员发表在Nanoscale杂志上的论文表示,在电解水生产氢燃料的过程中,以镍和铁构成的纳米颗粒作为催化剂,比其他更昂贵材料更有效。

美国设计新型纳米颗粒实现更低成本制氢

“控制纳米催化剂的三维形貌是改善电解过程中氧演化反应(OER)动力学缓慢的重要途径之一,但目前尚未得到充分的研究。

我们在研究中发现了基于有机金属配合物热分解的可扩展的、基于石油的方法,以生产高度均匀的Ni - Fe基纳米催化剂,具有明确的形貌(即Ni - Fe核-壳、Ni/Fe合金和Fe- Ni核-壳)。透射电镜观察其形貌和成分为NiOx - feo /NiOx核-混合壳、NiOx/FeOx合金、FeOx - NiOx核-壳。”

研究员瑞安·曼索介绍:“镍从非晶态镍基核向氧化铁壳层扩散,使NiOx - NiOx/FeOx核- FeOx混合壳层结构成为最活跃、最稳定的纳米催化剂,优于预期OER活性的NiOx/FeOx合金纳米颗粒。”

研究表明,混合NiOx/FeOx合金组分的化学环境对提高OER的电催化活性至关重要,三维形貌对优化OER的电催化活性和纳米催化剂的稳定性起着关键作用。

阿肯色州大学的研究人员陈精益(音译)、物理化学副教授 Lauren Greenlee、化学工程助理教授和他的同事们发现,当镍铁核周围的铁镍壳组成的纳米粒子应用于该过程时,它们与氢和氧原子减弱键,通过更容易产生氧来提高反应效率。事实上,镍和铁也比其他由稀有材料制成的催化剂便宜。

“基于有机金属配合物的热分解,我们开发了一种可伸缩的、基于石油的合成方法,该方法可以控制镍铁基纳米催化剂的形貌和结晶相。通过顺序或同时注入,合成了具有不同形貌的高度均匀的Ni - Fe基纳米结构(即Ni - Fe核壳、Ni/Fe合金和Fe- Ni核壳)。”

瑞安·曼索补充:“NiO x核心的无定形、无序性质,似乎与α-Ni(OH)2最相似,允许Ni扩散到FeO x中,用于NiO x -NiO x / FeO x核心混合壳纳米粒子。合成的混合金属氢氧化物/氧化物壳层提供了最有效和稳定的纳米催化剂,其性能优于预期OER活性为1:1的NiOx/FeOx合金纳米颗粒。

这些发现强调,不仅结晶性,而且金属种类、无序性和组成的三维形态、相和化学环境都能显著影响纳米催化剂对碱性OER的电催化活性和稳定性。”

声明: 本网站所刊载信息,不代表OFweek观点。刊用本站稿件,务经书面授权。未经授权禁止转载、摘编、复制、翻译及建立镜像,违者将依法追究法律责任。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

氢能 猎头职位 更多
文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号