- 中国知网硕士论文查重有哪些规则 72
- 论文查重通过后如何修改? 56
- 投稿《教师教育论坛杂志期刊》的注 44
- 博士学位论文查重不能超过多少 60
- 《国际输血及血液学杂志》的特色和 45
- 简单易懂的《儿科科学进展》期刊 54
- 计算复杂性理论优秀论文题目有哪些 41
- 在电子工程领域的SCI期刊有哪些 63
- 清华大学机械系温鹏团队合作提出机 53
- 关于如何查询EI学术会议的相关途 67
- 未来技术学院李川昀课题组与合作者 46
- SCI期刊投稿怎么了解查重率要求 52
- 制作学术会议ppt关键步骤和技巧 52
- 仪表与电路相关的中文学术期 56
- 华东理工大学陈宜峰教授团队与海外 58
- 北京交通大学土木建筑工程学院 20425
- 武汉青博盛学术会议+云会议 1409
- 重庆市化工职业学院 17408
- FEQ 23409
- 湖南诗和远方出版文化传媒有限公司 7385
- 重庆市渝北区 17411
- 大连全程网 1362
- 中仿科技有限公司 22413
- 第九届机械与电子国际学术会议 23407
- 广州农林实业有限公司 17383
- 西北大学 23374
- 北京博捷特科技开发有限公司 1392
- 河南省滑县人民医院 22379
- 贵州大学 22394
- 先進成型技術學會 23376
- 深圳市利达旺贸易有限公司 17406
- 西安华线石油科技有限公司 7386
- 北京海名汇博会展有限公司 17366
- 广东祈福医院 17392
- 深圳鑫宝华防水补漏工程有限公司 20372
清华大学 深圳国际研究生院刘碧录团队在高效稳定海水电解催化剂及电解槽方面取得新进展
2024/04/07
化石燃料的过度使用造成了能源危机和环境污染等问题。氢能热值高、燃烧产物清洁,是未来可持续社会的重要能源载体。电解水制氢技术以水为原料,可通过清洁的反应过程制取绿色氢能。然而,电解水制氢技术面临淡水资源紧缺的问题。利用丰沛的海水资源(占水资源的96%以上)发展电解海水制氢技术具有重要意义。在电解海水的过程中,海水中的氯离子(Cl-)会引起副反应和催化剂腐蚀,导致电催化剂选择性低、稳定性差,这一难题阻碍了海水电解技术的应用。
近日,清华大学深圳国际研究生院刘碧录教授团队开发了一种高性能、耐腐蚀海水电解催化剂。研究人员通过水热法和电化学活化法制备了钌钼镍(RuMoNi)催化剂,这种催化剂由表面多孔纳米棒阵列组成。高分辨透射电镜表明该催化剂由镍钼合金(Ni4Mo)导电基底、氧化钌/羟基氧化镍(RuO2/NiOOH)活性相和钼酸镍(NiMoO4)抗腐蚀层构成。
图1. RuMoNi电催化剂的设计原理和微观表征
电催化测试结果表明,在1 M KOH与海水组成的电解液中,RuMoNi电催化剂在100 mA时OER的过电位仅为245mV,并且在1.7 Vvs. RHE时达到了1000 mA/cm2的高电流密度。RuMoNi电催化剂在碱液、碱性盐溶液、和碱性海水电解液中均可保持优异的活性,其在海水电解液中的OER选择性接近100%。研究人员利用Δη/Δlog|j| (Rη/j)这一重要指标在宽电位条件下衡量电极动力学的一个重要指标,通过计算这一指标,研究人员发现RuMoNi具有比RuO2更快的OER动力学。
图2. 大电流密度下在碱性海水中的OER性能
海水的强腐蚀性对电催化剂的耐久性带来了重大挑战。研究人员测试了RuMoNi催化剂的长期稳定性,该催化剂可在500 mA/cm2的电流密度下稳定运行3000小时。同时,团队提出了客观衡量催化剂稳定性的指标——电压衰减率(),依据此定义计算RuMoNi催化剂的DV为0.64μV/h,达到了美国能源部设定的标准(1μV/h)。在高温和高盐浓度电解液中,催化剂在稳定性测试过程中亦未出现明显的性能衰减现象。以上结果说明RuMoNi催化剂具备优异的耐腐蚀性及稳定性。
图3. RuMoNi电催化剂在不同工况条件下的耐久性测试
研究人员对RuMoNi电催化剂稳定性和选择性机理进行了深入探究。通过接触角的测定发现RuMoNi具有超亲水特性,因此催化剂的气泡黏附力低。Tafel图显示RuMoNi催化剂的腐蚀电位高于Ni foam,耐腐蚀性能更好。实验发现在电流密度为500 mA/cm2时间为150 小时的稳定性测试过程中,电解液中Ru和Mo的含量无显著变化,说明RuMoNi催化剂在大电流密度下优异的耐腐蚀性。不同电位下电极表面溶液的元素测试结果说明电极表面吸附的钼酸根(MoO42-)浓度随电位的升高而升高,吸附的MoO42-通过静电相互作用排斥Cl-,从而抑制Cl-对电极的腐蚀。
图4. RuMoNi电催化剂的耐腐蚀机理
研究人员以RuMoNi作为双功能电极,组装了碱性海水阴离子交换膜(AEM)电解槽。该电解槽仅需1.72 V的电压就可实现1 A/cm2的电流密度制氢,且在0.5A/cm2的电流密度下,实现了连续240小时的稳定的海水电解。该AEM电解槽表现出高活性、高H2产率、高稳定性,与已报道的AEM海水电解槽相比具有显著优势。
图5. RuMoNi碱性海水AEM电解槽性能
上述研究成果以“高效稳定的海水氧化及阴离子交换膜电解槽用耐腐蚀钌钼镍催化剂”(A corrosion-resistantRuMoNicatalyst for efficient and long-lasting seawater oxidation and anion exchange membraneelectrolyzer)为题发表于《自然·通讯》(Nature Communications)期刊上。论文通讯作者为刘碧录、清华大学深圳国际研究生院专任副研究员余强敏,论文第一作者为清华大学深圳国际研究生院2020级博士生康馨。论文作者还包括中科院深圳先进技术研究院院士成会明,中科院金属研究所研究员任文才、博士刘志博,斯威本科技大学教授孙成华等。该研究得到国家自然科学基金委员会、科技部、广东省科技厅、深圳市科技创新委员会等部门的支持。
文章来源清华大学新闻,分享只为学术交流,如涉及侵权问题请联系我们,我们将及时修改或删除。
华南理工大学与海外合作者在即时用工服务平台的分配和协调研究中取得进展
清华大学航院杜建镔课题组在力学超材料设计与优化研究上取得新进展
“大气成分变化及气候环境影响”创新群体在全球钢铁行业碳中和路径方面取得重要进展
清华大学 材料学院林元华团队在高性能硒化亚铜基复合热电材料方面取得进展
清华大学电子系李越团队在近零介电常数媒质的高效率超耦合效应方向取得进展
第四届计算机图形学、图像与虚拟化研究国际会议(ICCGIV 2024)(2024-05-17)
第九届机电控制技术与交通运输国际学术会议(ICECTT 2024)(2024-05-24)
2024年教育政策与实践研讨会(ICEPP 2024)(2024-05-24)
第三届机电一体化与机械工程国际会议(ICMME2024)(2024-05-24)
2024年电子器件、传感控制技术与光学机械工程国际学术会议(EDSCTOE 2024)(2024-05-25)
第十四届地质和地球物理学国际会议(ICGG 2024)(2024-05-31)
2024年食品工程与农业科学国际会议(ICFEAS 2024)(2024-06-02)
2024年第三届网络、通信与信息技术国际会议(CNCIT 2024)(2024-06-07)
第十届机械工程、材料和自动化技术国际会议(MMEAT 2024)(2024-06-21)
2024年先进机器人,自动化工程与机器学习国际会议(ARAEML 2024)(2024-06-28)
第三届气候变化与海洋可再生能源国际会议(CCORE 2024)(2024-10-31)
2024第五届控制与机器人技术国际会议 (ICCRT 2024)(2024-9-27)
2024年新能源、储能与电力电气工程国际会议(NEESPEE 2024)(2024-7-27)
2024年机械、智能设计与电子测量国际学术会议(ICMIDEM 2024)(2024-6-31)
2024年智能仿生、算法与自动控制国际研讨会(ISIBAAC 2024)(2024-5-25)
2024年海洋环境与可持续发展国际学术会议(ICMESD 2024)(2024-6-28)
2024年环境工程与污染预防国际学术会议(ICEEPP 2024)(2024-6-22)
2024年第八届智能电网和智慧城市国际会议 (ICSGSC 2024)(2024-10-25)
2024工业建筑、土木工程管理国际学术会议(IACIBCEM 2024)(2024-6-30)
2024年第十二届生物与医学科学国际会议 (ICBMS 2024)(2024-8-23)