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寿命超8000小时 国内开发出电解水制氢廉价催化剂

导读: 在众多电解水技术中,质子交换膜(PEM)电解水技术受到广泛关注。但在强酸条件下工作,该技术中大部分催化剂不稳定,只有贵金属IrOx能在PEM酸性环境和阳极极化条件下稳定分解水,极大地限制了PEM电解水技术的大规模应用。

OFweek氢能网讯:4月1日,中国科学院大连化学物理研究所官网消息显示,催化基础国家重点实验室、太阳能研究部韩洪宪研究员、李灿院士团队与日本理化学研究所(RIKEN)Ryuhei Nakamura教授研究团队合作,在酸性条件下非贵金属电催化分解水研究方面取得新进展,相关研究成果发表在《德国应用化学》(Angew. Chem.Int.Ed.)上。

将太阳能转化为俗称“液态阳光”的“太阳能燃料”,是应对未来化石燃料枯竭和气候变化的重要可再生能源策略。近年来,太阳能等可再生能源发电逐步成为最为廉价的发电技术,利用光伏发电驱动电解水(PV-E)制氢,也被视为目前最具可行性的大规模可再生能源制氢技术之一。

在众多电解水技术中,质子交换膜(PEM)电解水技术受到广泛关注。但在强酸条件下工作,该技术中大部分催化剂不稳定,只有贵金属IrOx能在PEM酸性环境和阳极极化条件下稳定分解水,极大地限制了PEM电解水技术的大规模应用。

寿命超8000小时 国内开发出电解水制氢廉价催化剂

因此,开发能够取代贵重金属Ir的廉价、高效、酸性稳定的析氧(OER)催化剂,对发展PV-PEM大规模制氢技术尤为重要。

中科院大连化物所研究团队中的太阳能研究部,长期从事光催化、光电催化和电催化分解水技术研发。在开发工作中,科研人员发现γ-MnO2在特殊电位窗口范围内,可实现酸性条件下稳定的水分解性能,并实现超8000小时的稳定性测试。

合作研究团队利用原位光谱电化学等分析方法,系统地研究了γ-MnO2在酸性条件下电催化水氧化反应的活性、稳定性等问题,确定了γ-MnO2酸性条件下分解水的活化、水氧化反应和腐蚀失活反应的三种电势相关性。

实验表明,控制电解水反应在一定的OER电位窗口范围内进行是γ-MnO2在酸性条件下稳定工作的一个必要条件。这一工作为发展能够取代IrOx的过渡金属基的廉价、稳定高效的OER电催化剂提供了新的思路。

目前,该工作已获得国家自然基金委项目、科技部重点研发计划纳米科技专项、RIKEN国际项目助理研究计划(IPA)等资助。

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