可再生能源電解水制氫催化劑制備及其應(yīng)用
在“雙碳”目標(biāo)的背景下,基于可再生能源電解水制氫是真正實(shí)現(xiàn)清潔氫氣來源的“綠氫”技術(shù)。然而,目前制約電解水制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸之一是貴金屬基電催化劑高昂的價(jià)格。近年來,研究者開發(fā)了多種廉價(jià)、高效的電解水陰極析氫非貴金屬電催化劑,其中硫化鉬(MoS2)基催化劑是迄今為止發(fā)現(xiàn)的析氫性能最好的非貴金屬催化劑之一,其具有類鉑活性。然而,這類高活性催化劑往往更易受到復(fù)雜催化反應(yīng)環(huán)境因素的影響,導(dǎo)致催化劑表面發(fā)生重構(gòu)并破壞其幾何/電子結(jié)構(gòu),造成催化劑失活。
基于此,本團(tuán)隊(duì)提出了具有分子選擇性的柵欄工程,解決了高活性Co摻雜MoS2析氫反應(yīng)催化劑活性與穩(wěn)定性之間的權(quán)衡問題。這一策略為設(shè)計(jì)高效、穩(wěn)定的非貴金屬基電催化劑的大規(guī)模應(yīng)用提供了新思路。當(dāng)將該MoS2基(Co-MoS2@CoS2)陰極催化材料與實(shí)驗(yàn)室自制的高活性鈷鎳雙金屬硒化物析氧反應(yīng)陽極配對用于實(shí)驗(yàn)室自制的堿性電解水(AWE)雙電極電解系統(tǒng)時(shí),在電流密度400 mA/cm2下持續(xù)分解500 h沒有明顯的衰減。
隨著我國進(jìn)一步推進(jìn)去碳化,電解水制氫有望成為能源變革的核心。在此背景下,只有大力推廣電解水制氫,才能滿足不斷增長的綠氫需求。為此,需要大幅擴(kuò)大電解水制氫裝置規(guī)模,讓電解水制氫在國民經(jīng)濟(jì)去碳化中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
北京理工大學(xué)
2022-09-16