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唐波/孫旭平Nat. Commun.：高效氣泡/沉淀傳質(zhì)實(shí)現(xiàn)工業(yè)級電流密度下穩(wěn)定海水制氫

時(shí)間：2024-04-18 來源：瀏覽：

唐波/孫旭平Nat. Commun.：高效氣泡/沉淀傳質(zhì)實(shí)現(xiàn)工業(yè)級電流密度下穩(wěn)定海水制氫

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電催化還原海水是具有前景的未來制氫和存儲(chǔ)間歇能源技術(shù)，但是 Mg ²⁺ /Ca ²⁺ 在陽極上沉淀、穩(wěn)定性較差的問題嚴(yán)重阻礙電催化還原海水技術(shù)的發(fā)展。

有鑒于此， 山東師范大學(xué)唐波教授、山東師范大學(xué) / 電子科技大學(xué) 孫旭平等 報(bào)道構(gòu)筑蜂窩狀 3D 結(jié)構(gòu)催化劑能夠改善微尺寸下氣泡 / 沉淀物在電極附近的傳質(zhì)，具有優(yōu)異的抗海水還原和沉淀能力，而且能夠在電極的各個(gè)角落進(jìn)行大量 / 均勻的釋放小尺寸 H ₂ 氣泡，從而避免 Mg ²⁺ /Ca ²⁺ 陽離子沉淀，實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的長時(shí)間堿性電解海水性能。

本文要點(diǎn)

要點(diǎn)1. 通過發(fā)展調(diào)控氣泡 / 沉淀的電極結(jié)構(gòu)，不僅實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的堿性電催化海水還原性能（在 1 A cm ^-2 電流密度穩(wěn)定工作 1000 h ），而且能夠?qū)⑻烊缓Ｋ呋纸鉃?/span> H ₂ ，具有優(yōu)異的抗沉淀能力。

要點(diǎn)2. 在經(jīng)過長時(shí)間大電流密度電催化反應(yīng)后，該體系表現(xiàn)非常弱的沉淀。此外，作者發(fā)展了流動(dòng)相電催化體系，能夠在 500 mA cm ^-2 電流密度進(jìn)行連續(xù)工作 150 h ，而且 H ₂ 的法拉第效率一直保持 ~100 % 。計(jì)算結(jié)果顯示，估計(jì)這種技術(shù)的電催化制氫價(jià)格僅為 1.8 US$/kg _H2 ，低于美國能源部所提出的目標(biāo)（ 2 US$/kg _H2 ）。

Liang, J., Cai, Z., Li, Z.et al. Efficient bubble/precipitate traffic enables stable seawater reduction electrocatalysis at industrial-level current densities. Nat Commun 15, 2950 (2024).

DOI: 10.1038/s41467-024-47121-x

https://www.nature.com/articles/s41467-024-47121-x

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