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电解水制氢在国际顶级期刊上的最新进展
作者:fana123456           时间:2024-10-11 17:35:50

一、新型催化剂的开发


中国海洋大学孟祥超教授课题组:自然 - 通讯上发表了利用快速焦耳加热技术构建高效稳定合金电催化剂的研究。该方法精准诱导RuMo 合金的形成,实现了 RuMo 纳米合金在 MoO₂基底的高分散性构筑。这种合金电催化剂在碱性电解水过程中表现出优异性能,能有效调控界面水网络,促使快速的 OH 转移动力学,并且稳定性高,可实现安培级制氢。


华东理工大学清洁能源材料与器件团队:在德国应用化学上发表了质子交换膜电解水制氢领域的成果。开发了一种工况稳定、低贵金属载量负载在WCₓ上的 PdHₓ纳米团簇析氢电催化剂材料(PdHₓ-WCₓ),有效调节了 Pd 反应位点的氢吸附能,诱导了反向氢溢流过程,加速了析氢反应动力学。该材料应用于 PEMWE 电解槽阴极时,贵金属负载量低且性能稳定。


上海电力大学联合研究团队:自然・催化上发表了新型催化电极材料CAPist-L1 的研究成果。该催化剂具有类似 “绣球花” 的结构,有助于氧气气泡快速逸出,且有一层致密过渡层,能够将催化层牢固地锚定在金属基底上,在 1000 mA cm⁻² 电流密度下已经稳定运行超过19100 小时,展现出较强的工业应用潜力。


二、催化剂设计策略的创新


北京市科学技术研究院分析测试研究所等团队美国科学院院上发表文章,通过构建两种不同空间构型的 Fe-Co 双位点催化剂,研究了双位点催化剂中两个金属活性位点的空间构型促进析氧反应的催化机制。实验证明了双位点催化剂在析氧反应中的协同效应优于单位点催化剂,且平面构型的 Fe-Co 双位点催化剂具有更优异的性能。


三、
理论机制的深入研究:上海电力大学的研究中,通过一系列原位测试和 DFT 理论计算表明,铬掺杂和氧空位共同诱导产生了一种非常规的析氧反应机制 —— 掺杂位点介导羟基溢流反应机制。在反应过程中,Cr 作为 Lewis 酸性位点可以从水中连续捕获羟基物种并溢流至 Ru活性位点,将反应的决速步骤转变,大幅降低了反应能垒,同时 Cr 反应中向 Ru 动态提供电子,提高了催化稳定性。