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中科院大連化物所合成出強(qiáng)酸條件下長(zhǎng)壽命廉價(jià)電解水催化劑
中科院大連化物所合成出強(qiáng)酸條件下長(zhǎng)壽命廉價(jià)電解水催化劑
近日，大連化物所韓洪憲研究員和李燦院士團(tuán)隊(duì)與日本理化學(xué)研究所合作，研發(fā)出一種可在強(qiáng)酸條件下長(zhǎng)壽命電催化分解水的廉價(jià)電催化劑，有望在大規(guī)模可再生能源制氫技術(shù)中應(yīng)用。相關(guān)研究成果發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上。
將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為俗稱(chēng)“液態(tài)陽(yáng)光”的“太陽(yáng)燃料”，是應(yīng)對(duì)未來(lái)化石燃料枯竭和氣候變化的重要可再生能源策略。近年來(lái)，太陽(yáng)能等可再生能源發(fā)電逐步成為大規(guī)模發(fā)電技術(shù)。利用光伏發(fā)電驅(qū)動(dòng)電解水（PV-E）制氫，是目前最有希望的大規(guī)模利用可再生能源的制氫技術(shù)。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。但是，PEM電解水技術(shù)在強(qiáng)酸條件下工作，大部分催化劑不穩(wěn)定。目前，只有貴金屬銥（Ir）能在PEM酸性環(huán)境下穩(wěn)定工作，這極大限制了PEM 電解水技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。因此，開(kāi)發(fā)能夠取代貴金屬的廉價(jià)、高效、穩(wěn)定的電解水催化劑，對(duì)發(fā)展大規(guī)模低成本PEM電解水制氫技術(shù)尤為關(guān)鍵。
研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于光催化、光電催化和電催化分解水制氫技術(shù)研究及催化劑的開(kāi)發(fā)。研究人員基于前期的探索發(fā)現(xiàn)了γ-MnO2（γ型二氧化錳）在特殊電位窗口范圍內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)酸條件下穩(wěn)定電催化水分解，并實(shí)現(xiàn)了8000多小時(shí)的長(zhǎng)壽命工作。在此基礎(chǔ)上還利用原位光譜電化學(xué)等方法，系統(tǒng)研究了這種催化劑在強(qiáng)酸性條件下電催化水分解反應(yīng)的機(jī)理。
γ-MnO2非貴金屬電催化劑可以實(shí)現(xiàn)在強(qiáng)酸條件下長(zhǎng)壽命分解水，為發(fā)展廉價(jià)、穩(wěn)定、高效的分解水制氫催化劑開(kāi)啟了新的思路。
相關(guān)鏈接：doi.org/10.1002/anie.201813361
