新催化劑有效地從海水中產(chǎn)生氫氣

海水是地球上最豐富的資源之一，在干旱的氣候下，既作為氫的來源(理想的清潔能源)，又作為飲用水提供了希望。但是，即使能夠從淡水中產(chǎn)生氫的水分解技術(shù)變得更加有效，海水仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

休斯頓大學(xué)的研究人員報(bào)告了一種新的析氧反應(yīng)催化劑的重大突破，該催化劑與析氫反應(yīng)催化劑相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)能夠滿足工業(yè)需求的電流密度，同時(shí)需要相對(duì)較低的電壓來啟動(dòng)海水電解。

研究人員說，這種由廉價(jià)的非貴金屬氮化物組成的裝置設(shè)法避免了許多障礙，這些障礙已經(jīng)限制了早期從海水中廉價(jià)生產(chǎn)氫氣或安全飲用水的嘗試。這項(xiàng)工作在《自然通訊》中有描述。

UH德州超導(dǎo)中心主任任志峰和該論文的通訊作者說，一個(gè)主要障礙是缺乏一種催化劑，該催化劑無法有效地將海水分解產(chǎn)生氫氣，同時(shí)又不釋放鈉，氯，鈣的游離離子。海水和其他一旦釋放的成分會(huì)沉積在催化劑上，使其失去活性。氯離子特別成問題，部分原因是氯需要多少電壓才能釋放出比釋放氫所需的電壓更高的電壓。

研究人員用得克薩斯州沿海加爾維斯頓灣的海水測(cè)試了這些催化劑。馬里蘭大學(xué)安德森分校物理學(xué)教授任博士說，它也將與廢水一起使用，從水中提供另一種氫源，否則如果不進(jìn)行昂貴的處理就無法使用。

他說：“大多數(shù)人使用清潔的淡水通過水分解來產(chǎn)生氫氣。” “但是干凈的淡水供應(yīng)有限。”

為了解決這些挑戰(zhàn)，研究人員設(shè)計(jì)并合成了一種使用過渡金屬氮化物的三維核-殼型析氧反應(yīng)催化劑，該納米催化劑由多孔-鎳泡沫上的鎳-氮化鐵-化合物和鎳-鉬-氮化物納米棒制成。

第一作者羅瑜，在UH的博士后研究員誰(shuí)也隸屬于中國(guó)中部師范大學(xué)，說新析氧反應(yīng)的催化劑與先前報(bào)道的氫配對(duì)演變鎳-鉬-氮化物納米棒的反應(yīng)催化劑。

催化劑被集成到一個(gè)兩電極堿性電解槽中，該電解槽可以通過熱電裝置或AA電池由廢熱提供動(dòng)力。

產(chǎn)生每平方厘米100毫安的電流密度(電流密度的度量或mA cm-2)所需的電池電壓范圍為1.564 V至1.581 V.

的電壓是顯著，于所述，因?yàn)楫?dāng)需要至少1.23伏的電壓，以產(chǎn)生氫氣，氯氣是在1.73伏的電壓產(chǎn)生的，這意味著該設(shè)備必須能夠產(chǎn)生的有意義的水平的電流密度與電壓在兩個(gè)級(jí)別之間。