物理学家发现了一种可以将水分解为氢和氧的催化剂它由易于获得的低成本材料组成

2019-10-22 10:44:14

休斯顿大学的物理学家发现了一种可以将水分解为氢和氧的催化剂,它由易于获得的低成本材料组成,并且比以前的催化剂运行效率更高。这将解决使用水生产氢(最有希望的清洁能源之一)所面临的主要障碍之一。

“氢是我们地球上最清洁的主要能源,” TLL坦普尔科学研究院主席,UH德州超导中心创始主任兼首席科学家Paul CW Chu表示。“如果使用催化剂将水与水中的氧的强键分开,水可能是氢的最丰富来源。”

Chu和包括物理学家任志峰和Chen Shuo在内的同事,他们都是UH德州超导中心的主要研究人员,他们在本周报告了他们的发现-一种无需使用最昂贵的贵金属而生产的高效催化剂。自然科学院学报。

参与该项目的其他研究人员包括博士后研究人员周海青和方芳,以及研究生孙静颖和何然。

该催化剂由在导电镍泡沫平台上生长的偏磷酸亚铁组成,比以前的催化剂效率更高,而且生产成本更低。

“从成本角度来看,它要低得多,从性能角度来看,要好得多。”安德森物理学教授,该论文的主要作者任志峰说。该催化剂也很耐用,在测试中可以运行20多个小时和10,000个循环。

任志刚说:“某些催化剂非常出色,但只能稳定一两个小时。” “没用。”

尽管从理论上讲很简单,但是将水分解为氢和氧是一个复杂的过程,需要两个单独的反应-析氢反应和析氧反应,每个反应都需要一个单独的电极。氢是更有价值的成分,但如果不产生氧气就无法产生。虽然可以使用高效的氢催化剂,但Ren说缺乏廉价和高效的氧催化剂已经成为该领域的瓶颈。

氢具有许多优点。“ 被称为水电解的电化学过程将水分解产生的氢(H 2)被认为是一种清洁,可持续的能源,可替代化石燃料并满足日益增长的全球能源需求,因为水都是唯一的原材料通过将H 2转化为水而产生清洁能源时产生的副产物。”研究人员写道。

与太阳能,风能和其他“清洁”能源不同,氢气可以轻松存储。

目前,大多数氢气是通过蒸汽甲烷重整和煤气化来生产的。尽管事实上燃烧干净,但这些方法仍增加了燃料的碳足迹。

陈说,氧气释放反应通常取决于使用“贵金属”(铱,铂或钌)的电催化剂。但是那些很昂贵并且不容易获得。

她说:“在这项工作中,我们发现了一种基于富含稀土元素的高活性和稳定的电催化剂,其性能甚至优于贵金属基元素。” “我们的发现可能会导致从水电解生产氢的更经济方法。”

利用太阳的力量,可以通过电流或通过光催化来引发水分解。太阳能直接分水效率太低,因为水只能吸收一小部分光谱。任说,理想情况下,太阳能将被用来产生用于分解水的电力。

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