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壽命超8000小時國內(nèi)開發(fā)出電解水制氫廉價催化劑

2019-04-03 08:14

OFweek氫能網(wǎng)訊：4月1日，中國科學院大連化學物理研究所官網(wǎng)消息顯示，催化基礎(chǔ)國家重點實驗室、太陽能研究部韓洪憲研究員、李燦院士團隊與日本理化學研究所（RIKEN）Ryuhei Nakamura教授研究團隊合作，在酸性條件下非貴金屬電催化分解水研究方面取得新進展，相關(guān)研究成果發(fā)表在《德國應(yīng)用化學》（Angew. Chem.Int.Ed.）上。

將太陽能轉(zhuǎn)化為俗稱“液態(tài)陽光”的“太陽能燃料”，是應(yīng)對未來化石燃料枯竭和氣候變化的重要可再生能源策略。近年來，太陽能等可再生能源發(fā)電逐步成為最為廉價的發(fā)電技術(shù)，利用光伏發(fā)電驅(qū)動電解水（PV－E）制氫，也被視為目前最具可行性的大規(guī)�？稍偕茉粗茪浼夹g(shù)之一。

在眾多電解水技術(shù)中，質(zhì)子交換膜（PEM）電解水技術(shù)受到廣泛關(guān)注。但在強酸條件下工作，該技術(shù)中大部分催化劑不穩(wěn)定，只有貴金屬IrOx能在PEM酸性環(huán)境和陽極極化條件下穩(wěn)定分解水，極大地限制了PEM電解水技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。

壽命超8000小時國內(nèi)開發(fā)出電解水制氫廉價催化劑

因此，開發(fā)能夠取代貴重金屬Ir的廉價、高效、酸性穩(wěn)定的析氧（OER）催化劑，對發(fā)展PV－PEM大規(guī)模制氫技術(shù)尤為重要。

中科院大連化物所研究團隊中的太陽能研究部，長期從事光催化、光電催化和電催化分解水技術(shù)研發(fā)。在開發(fā)工作中，科研人員發(fā)現(xiàn)γ－MnO2在特殊電位窗口范圍內(nèi)，可實現(xiàn)酸性條件下穩(wěn)定的水分解性能，并實現(xiàn)超8000小時的穩(wěn)定性測試。

合作研究團隊利用原位光譜電化學等分析方法，系統(tǒng)地研究了γ－MnO2在酸性條件下電催化水氧化反應(yīng)的活性、穩(wěn)定性等問題，確定了γ－MnO2酸性條件下分解水的活化、水氧化反應(yīng)和腐蝕失活反應(yīng)的三種電勢相關(guān)性。

實驗表明，控制電解水反應(yīng)在一定的OER電位窗口范圍內(nèi)進行是γ－MnO2在酸性條件下穩(wěn)定工作的一個必要條件。這一工作為發(fā)展能夠取代IrOx的過渡金屬基的廉價、穩(wěn)定高效的OER電催化劑提供了新的思路。

目前，該工作已獲得國家自然基金委項目、科技部重點研發(fā)計劃納米科技專項、RIKEN國際項目助理研究計劃（IPA）等資助。