中國儲能網(wǎng)訊：西班牙研究人員開發(fā)一種微波制氫的方法
文章信息
技術(shù)領(lǐng)域：氫氣制取
開發(fā)單位：西班牙巴倫西亞理工大學(xué)、西班牙國家研究委員會 Serra J M
文章名稱：J. M. Serra, J. M. Catalá-Civera, et al. Hydrogen production via microwave-induced water splitting at low temperature. Nature Energy, 2020.
技術(shù)突破：提出了基于固體材料的微波還原現(xiàn)象從水中產(chǎn)生非接觸式氫氣的方法，為氫氣生產(chǎn)和催化反應(yīng)的非侵入性帶電以及氣體分離和固態(tài)儲能提供了新的、更簡單和高能效的途徑。
應(yīng)用價值：可用于氫氣制取、儲存能源、生產(chǎn)合成燃料和綠色化工產(chǎn)品等方面。
水和綠色能源通過太陽能熱化學(xué)或光催化裂解水和電解水制氫已經(jīng)成為一種可持續(xù)的替代方案。水的氧化還原活化通常是通過很高的溫度加熱或電偶方法來實現(xiàn)這種非自發(fā)的平衡限制反應(yīng)，即具有較大的初始正吉布斯自由能變化。
瓦倫西亞理工大學(xué)研究人員提出了基于固體材料的微波還原現(xiàn)象從水中產(chǎn)生非接觸式氫氣的方法。具體工作步驟為：在第一步中，微波與晶體氧化物相互作用，導(dǎo)致電導(dǎo)率瞬間上升，并伴隨著材料的還原（脫氧）。這種電磁驅(qū)動的還原機制意味著電子轉(zhuǎn)移與固態(tài)氧離子擴散和分子氧的表面釋放耦合，從而導(dǎo)致非平衡的高能態(tài)；第二步中，通過與活化物質(zhì)的自發(fā)反應(yīng)分解水，這導(dǎo)致材料直接形成氫氣和富氧。這項多用途的技術(shù)為氫氣生產(chǎn)和催化反應(yīng)的非侵入性帶電以及氣體分離和固態(tài)儲能提供了新的、更簡單和高能效的途徑。（來源：納米人；INESA 陳仕卿 整理）
圖1 微波誘導(dǎo)的氧化還原循環(huán)示意圖
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北京大學(xué)利用MOF納米陣列模板構(gòu)建高效全電解水催化劑獲進展
文章信息
技術(shù)領(lǐng)域：氫氣制取
開發(fā)單位：北京大學(xué) 齊利民
技術(shù)突破：合成得到的(Ru-Co)Ox催化劑具有優(yōu)異的HER活性，在10 mA
cm–2電流密度下的過電位僅為44.1 mV且具有較小的Tafel斜率（23.5 mV dec–1）；它同時具有出色的OER活性，在10 mA cm–2電流密度下的過電位僅為171.2 mV。
文章名稱：Wang C , Qi L . Heterostructured Inter‐Doped Ruthenium–Cobalt Oxide Hollow Nanosheet Arrays for Highly Efficient Overall Water Splitting. Angewandte Chemie International Edition, 2020.
應(yīng)用價值：為高效的電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換開辟了新的納米結(jié)構(gòu)陣列。
電化學(xué)分解水被認為是一項最有希望應(yīng)用于大規(guī)模產(chǎn)氫的技術(shù)，但它需要研發(fā)高效的電催化劑，以應(yīng)對由陰極氫析出反應(yīng)（HER）和陽極氧析出反應(yīng)（OER）的緩慢動力學(xué)引起的高過電勢。
北京大學(xué)齊利民課題組利用金屬有機框架（MOF）納米陣列作為模板，通過原位轉(zhuǎn)化制備得到具有獨特結(jié)構(gòu)的釕-鈷氧化物（(Ru-Co)Ox）中空納米片陣列（圖2），并將其作為雙功能催化劑應(yīng)用于高效的堿性全電解水。通過溫和的離子交換結(jié)合低溫空氣中退火的方法，將生長在碳布上的Co MOF納米片陣列轉(zhuǎn)化為異質(zhì)結(jié)構(gòu)且互相摻雜的(Ru-Co)Ox中空納米片陣列。合成得到的(Ru-Co)Ox催化劑具有優(yōu)異的HER活性，在10 mA cm–2電流密度下的過電位僅為44.1 mV且具有較小的Tafel斜率（23.5 mV dec–1）；它同時具有出色的OER活性，在10 mA cm–2電流密度下的過電位僅為171.2 mV。應(yīng)用于高效的堿性全電解水時，中空(Ru-Co)Ox納米片陣列在10 mA cm–2電流密度下僅需要1.488 V的槽電壓。這項工作為設(shè)計合成可應(yīng)用于高效電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換的具有理想組成和結(jié)構(gòu)的納米陣列開辟了一條新的途徑。(來源：北京大學(xué)；INESA 陳仕卿 整理）
圖2 在碳布上制造中空(Ru-Co)Ox納米片陣列的過程示意圖
