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中矿大信控学院荆胜羽副教授在国际顶级期刊Advanced Materials上

文章来源: wellbet手机吉祥官网发布时间:2024-02-01 04:06
本文摘要:氢燃料具备低能量密度和零排放二氧化碳的优点,是目前能源领域的研究热点之一。利用可再生能源(如风能和太阳能等)产生的电力展开电解水制氢不仅需要获取高纯度的氢气,而且整个过程环境友好、可循环再造。 然而,电解水制氢的实际电位与理论电位不存在较小的差距,必须减少析氢反应(HER)的过电势来提升电解水制氢的能量切换效率。大量研究指出,中等强度的Pt-H键能可以比较更容易地导电/脱附氢,因而Pt或Pt基催化剂展现出出有出色的HER性能。

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氢燃料具备低能量密度和零排放二氧化碳的优点,是目前能源领域的研究热点之一。利用可再生能源(如风能和太阳能等)产生的电力展开电解水制氢不仅需要获取高纯度的氢气,而且整个过程环境友好、可循环再造。

然而,电解水制氢的实际电位与理论电位不存在较小的差距,必须减少析氢反应(HER)的过电势来提升电解水制氢的能量切换效率。大量研究指出,中等强度的Pt-H键能可以比较更容易地导电/脱附氢,因而Pt或Pt基催化剂展现出出有出色的HER性能。但铂等贵金属的稀缺性和低成本在一定程度上容许了其实际应用于,因而研发具备较好导电性、低催化活性和低稳定性的非贵金属催化剂对于减少电解水制氢的成本十分最重要。

本研究通过吡啶原位单体和高温碳化制备了碳外壳氧化钨([emailprotected]/C)填充析氢催化剂,实验结果表明,900°C下制取的金属负载量为40%的[emailprotected]/C-2-900具备出色的催化活性。在0.5 M 硫酸水溶液中,电流密度超过60 mA cm-2时的过电位仅有为36 mV,塔菲尔斜率为19.17 mV dec-1,性能与商业Pt/C相似,并且具备出色的电化学稳定性。

使用密度绿函理论(DFT)计算出来了CW、CO、CW-O和CR等活性点氢导电的吉布斯自由能(ΔGH*),结果表明碳外壳结构在调控ΔGH*方面起着关键作用,碳层和WO3之间的协同效应更进一步提高了其催化剂性能。实验与理论计算出来结果表明,该材料具备出色的“类铂”催化剂特性,具备较好的应用于前景。这种碳外壳金属氧化物的设计思路为高性能的非贵金属催化剂的研发获取了一条新的途径。


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