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自支撑镍基催化剂应用于高效全解水

氢能作为一种清洁、安全、高效的可再生二次能源,被视为未来最有潜力的能量载体。在目前的各种制氢技术中,电解水制氢过程无污染且可循环使用,有着很大的发展潜力。然而,电解水制氢工业仍然受限于阴阳极体系不相容、能量转换效率较低和高能耗等瓶颈性问题。

针对这些问题,皇冠9393体育平台刘兆清的团队与澳大利亚阿德莱德大学首席科学家乔世章教授合作巧妙制备了一类高活性、长寿命、低成本的Ni/NixMy(M = P, S)双功能催化材料。该类电极是以三维多孔泡沫镍骨架作为镍源,经过自生长的方式根植在泡沫镍表面,相比传统的粉末粘合或者沉积法制作电极,其具有稳定的物理结合力和高导电性。深入研究发现,此类电极材料具备优异的双功能(阳极析氧和阴极产氢)催化活性和稳定性(超过24 h持续稳定地电解水产氢)。特别是在应用Ni/Ni8P3作为阳极和阴极的碱性全电解水装置中,该电解池只需要1.61 V的槽电压就可以达到10 mA cm-2的水分解电流密度,库伦效率几乎达100 %。有效地解决了传统的阳极析氧和阴极产氢工作体系不相容的问题,实现了精简电解水装置和降低能耗的目的,为电解水制氢的产业化发展提供了新的思路和契机。相关工作发表在Adv. Funct. Mater. (Efficient and Stable Bifunctional Electrocatalysts Ni/NixMy(M = P, S) for Overall Water Splitting)。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201505626

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