化工儀器網手機版
移動端訪問更便捷
西湖大學電解水制氫催化劑新突破
2024年08月20日 15:42:35
來源：化工儀器網 點擊量：8608
CAPist-L1在1000 mA cm-2電流密度下可穩定運行超過19000小時，展現出極高的電化學穩定性和催化效率。
【化工儀器網 項目成果】在“雙碳”背景下，電解水制氫作為實現能源轉型的關鍵技術之一，備受關注。其中，陰離子交換膜電解水制氫(AEM-WE)因其結合了堿性電解水制氫(AWE)和質子交換膜電解水制氫(PEM-WE)的優點，被認為是最具潛力實現低成本、高效率制綠氫的工藝。然而，AEM-WE技術的大規模工業化進程一直受制于電極材料難以在大電流密度下長期穩定運行的問題，尤其是涉及氧氣析出反應(OER)的陽極側催化劑材料。
西湖大學人工光合作用與太陽能燃料中心教授孫立成團隊開發了一種新型非貴金屬催化劑CAPist-L1的制備工藝，即向溶液中人為引入不溶納米顆粒，在常溫、常壓條件下通過簡單浸泡法，一步合成非貴金屬催化劑——CAPist-L1。
研究團隊利用金屬無機鹽在水中和有機試劑中的溶解度差異，將硝酸鎳的異丙醇溶液和硫酸亞鐵的水溶液混合，得到含豐富納米顆粒的非均勻液相體系。進一步地，在這一體系中沒入泡沫鎳，在常溫、常壓條件下浸泡24小時，即可獲得CAPist-L1催化劑。
CAPist-L1的制備過程簡易、成本低廉、可重復度高且易放大化制備，是一種含鎳鐵金屬、硫酸根、氫氧根和水分子的層狀雙金屬氫氧化物(LDH)結構。通過電化學分析，CAPist-L1在1000 mA cm-2的電流密度下過電位僅為220±4.5 mV，低于常規的NiFe-LDH催化劑和商業化IrO2催化劑。更為關鍵的是，CAPist-L1在1000 mA cm-2電流密度下可穩定運行超過19000小時，展現出極高的電化學穩定性和催化效率。
CAPist-L1的高活性和高穩定性主要源自于一層致密過渡層的存在。這層過渡層介于催化劑層和金屬基底之間，將催化劑層牢牢地錨定在金屬基底上，不僅大大增強了催化劑整體的機械穩定性，還降低了催化結構與基底的接觸阻抗，從而整體提升了催化劑的活性和穩定性。研究團隊發現，過渡層并非在CAPist-L1形成初期產生，而是在浸泡4小時后才開始緩慢出現，這一發現為理解催化劑的生長機制提供了重要線索。
CAPist-L1在1000 mA cm^-2的電流密度下已穩定運行超過19000小時，至今還未出現衰退的跡象。此外，研究團隊將CAPist-L1作為陽極催化劑應用于陰離子交換膜電解水制氫中，展現出優秀的制氫活性，即在1.8 伏的電壓下達到2000 mA cm^-2的電流密度。這意味著陰離子交換膜電解水制氫技術的短板終于被補上了，研究為高效制造綠色氫氣提供了可能。
相關研究成果Seed-assisted formation of NiFe anode catalysts for anion exchange membrane water electrolysis at industrial-scale current density于近日發表在《自然—催化Nature Catalysis》。
上一篇
相關閱讀 Related Reading
查看更多+-
四川省科學技術廳發布了《四川省重大科研基礎設施和大型科研儀器開放共享管理辦法》，提升四川省科技資源的使用效率，為科技創新和成果轉化...2025-07-05 10:29:54
-
預算1442.4萬元 康復大學神經康復實驗室建設設備采購項目
近日，康復大學委托盛和招標代理有限公司就“康復大學神經康復實驗室建設設備采購項目(三)”進行公開招標，項目編號SDGP370000...2025-07-03 09:15:20 -
中國熱帶農業科學院研究團隊利用液相色譜質譜技術在植物源食品中水溶性農藥鹽酸嗎啉胍殘留檢測技術研究方面取得突破進展。2025-07-02 16:41:06
-
項目名稱：中石化（天津）石油化工有限公司2025年化驗計量部化驗分析儀器項目,項目編號：0712-254052503007,招標范...2025-07-01 11:33:01
-
北京化工大學就“北京化工大學級聯矩陣小分子分析工作站系統采購項目”發布招標公告，預算190萬元。2025-07-01 10:53:51
-
上海市閔行區疾病預防控制中心計劃采購顯微拉曼光譜儀、氣相色譜-三重四極桿質譜聯用儀、離子色譜儀等儀器設備，預算超1億元。2025-06-30 15:24:21
版權與免責聲明
- ①凡本網注明“來源：化工儀器網”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-化工儀器網合法擁有版權或有權使用的作品，未經本網授權不得轉載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的，應在授權范圍內使用，并注明“來源：化工儀器網”。違反上述聲明者，本網將追究其相關法律責任。
- ②本網轉載并注明自其他來源（非化工儀器網）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時，必須保留本網注明的作品第一來源，并自負版權等法律責任。
- ③如涉及作品內容、版權等問題，請在作品發表之日起一周內與本網聯系，否則視為放棄相關權利。
