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加错试剂却迎来重大突破|西湖大学创造电解水制氢催化剂新纪录

材料科学与工程  · 公众号  ·  · 2024-08-19 18:29

正文

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氢气燃烧产生的热量

是天然气的2.56倍

是普通汽油的2.95倍


氢原子无处不在

它只是被“束缚”在水中

自然界的光合作用

就有把水“拆开”的魔力


孙立成教授



而孙立成团队

二十多年来

研究并模仿这种能力

在光合作用以及清洁能源的研究上

实现了诸多突破

如Ru-bda新型催化剂的开发
解密光合作用“椅子魔术”的关键一环

等等


电解水制氢实验室一角


学过初中化学都知道
电解水可以产生氢气和氧气

但这个过程
需要催化剂

否则会耗费极大的电能

根本不划算

目前

低温电解水制绿色氢气技术主要分为:
碱性电解槽电解水制氢( AWE
质子交换膜电解水制氢( PEM-WE
阴离子交换膜电解水制氢( AEM-WE


其中, AEM-WE
集合了前两者的优点
被寄予厚望


通俗讲
AEM-WE 系统由阴离子交换膜隔开
让氧气和氢气在不同的电极处产生
阳极催化剂那一侧产生氧气
阴极催化剂那一侧则产生氢气


但是,阳极侧OER催化剂
却难以在大电流密度条件下
维持高活性和高稳定性

而化学反应必须守恒
假设水变成两 氢气的话
同时也会生成一份氧气

所以,阳极催化剂的催化效率问题

就限制了 AEM-WE 的发展

而一次"错误"

却带来的神奇的突破


电解水实验装置(CAP)



2022年4月

彼时在CAP做博士后的 李志恒

在一次利用浸泡法制备镍铁基OER催化剂时

不小心把乙醇(酒精)当作去离子水使用

结果发现在泡沫镍上长出来的催化剂

OER性能居然非常不错


李志恒诧异之下

他闻了闻加错的试剂

心想:

我没喝酒,肯定是你“喝酒”了


他们把样品拿到电镜下

发现这种催化剂如同花朵一样层层叠叠

孙立成教授当时就给它取名为

“绣球花”

孙立成教授凭借经验判断

这种层叠结构很可能有不错的催化稳定性







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