氢被广泛认为是一种有前途的清洁能源,主要是由于其能量密度高且在使用过程中不产生碳排放。这一特性使氢成为解决过去几十年不断增长的能源需求和减轻因过度使用不可再生化石燃料而造成的环境影响的理想选择。

通过整体肼裂解高效生产氢气的双功能电催化剂

为了利用太阳能、风能和潮汐能等可再生能源,一项引人注目的策略是将这种不稳定的能源转化为氢。这种方法不仅有助于满足能源需求缺口,而且有助于人类社会的整体可持续性。

目前,整体水分解(OWS)被认为是一种可行的制氢方法。OWS 由可再生能源提供动力,通过阴极上的析氢反应 (HER) 促进氢气的产生。

然而,法拉第制氢效率受到阳极析氧反应(OER)的阻碍,其特点是动力学缓慢和热力学势高。

因此,迫切需要开发用于 OER 或其他具有快速动力学和低热力学势的氧化反应的先进电催化剂。

另一种受到关注的方法是利用阳极肼氧化反应(HzOR)进行整体肼裂解(OHzS)来生产氢气。与 OER 相比,HzOR 表现出更少的电子和更快的动力学,这使其成为一种有前途的途径。然而,合成具有低过电势的 HER 和 HzOR 双功能电催化剂仍然是一个重大挑战。

最近,中国的一个研究团队推出了一种新型解决方案,其形式是源自金属有机框架片前驱体的二维多功能层状双氢氧化物。该材料由纳米多孔金支撑,具有高孔隙率。该研究发表在《化学科学与工程前沿》杂志上。

值得注意的是,这种电催化剂对 HER 和 HzOR 具有双重吸引力的活性。实际上,OHzS电池表现出优越的性能,仅需要0.984 V的电池电压即可提供10 mA∙cm -2,与OWS系统(1.849 V)相比,这是一个显着的改进。

此外,电解槽表现出卓越的稳定性,连续运行超过130小时。这种创新方法不仅提高了氢气生产的效率,而且有望实现更可持续和更清洁的能源未来。