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浙大学者研制新型催化剂 新一代氢能汽车或可大规模降低燃料成本
hwyst.hangzhou.com.cn  2019年05月14日 19:49:32 星期二


侯阳课题组。(卢绍庆摄)

杭州网讯 记者从浙江大学获悉,该校专家研制出一种廉价的新型催化剂,可用于水裂解制备氢气。这项成果的推广将有望大规模降低新一代氢能汽车的燃料成本。相关论文近日发表在国际知名学术杂志《自然通讯》(Nature Communications)。

水裂解制氢的过程被称为电/光电催化析氧反应(OER),需催化剂才能加速反应效率。传统的催化剂是贵金属铱,每克单价接近黄金的两倍。长久以来,科研人员想要找到廉价的替代品,但OER反应的催化机理和活性位点难以捉摸,此前找到的催化剂往往整体催化效率低,无法代替铱。

浙江大学化学工程与生物工程学院侯阳研究员通过仿生学的方法,设计并开发出一种单原子OER催化剂,将高度分散的镍单原子锚定在氮—硫掺杂的多孔纳米碳基底上。

实验发现,相比市场上广泛应用的商业铱基催化剂,这种新型催化剂制备成本降低了80%以上,驱动反应所需的能量降低5%,且稳定性大幅度提高,展现出工业级电解水制氢的潜能。

OER析氧反应需要由电或光电驱动,课题组将制备的电催化剂进一步选择性沉积在氧化铁电极表面,形成一个高效的太阳能驱动水裂解整合光阳极。“这一设计能够利用太阳光能产生电能,驱动整个催化反应,节省了额外的驱动电源。”侯阳说。

OER析氧反应是水裂解器件和金属-空气电池的核心过程。谈及未来的应用,侯阳介绍,新一代燃料电池汽车对高能量密度提出重要需求,目标是500瓦时/公斤,让汽车充满电后可以跑一天。要进一步提高电池效能,就需要金属-空气这一新型燃料电池,水裂解产生的氢气能源将发挥重要作用,廉价新型催化剂产业化前景看好。

来源:杭州网 作者:记者 郑维维 通讯员 柯溢能 编辑:徐洁
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