來源:科技日報 時間:2025-01-08 17:27
1月7日,記者從哈爾濱工業(yè)大學(深圳)獲悉,該校前沿學部理學院副教授陶有堃團隊在質(zhì)子交換膜水電解制氫(PEMWE)陽極電催化領(lǐng)域取得重要研究進展,通過引入鎢-氧橋聯(lián),解決了銥鎳氧電催化劑重構(gòu)的活性-穩(wěn)定性難題。相關(guān)研究成果于近日發(fā)表在《自然·通訊》上。
質(zhì)子膜水電解制氫具有環(huán)境友好、電流密度高、響應快、耐波動等優(yōu)勢,適合與風/光等波動性可再生能源直接耦合,是未來綠氫生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。
該研究基于雙重調(diào)控策略,通過在銥鎳氧電催化劑中引入橋聯(lián)銥-氧-鎢橋聯(lián)基團,實現(xiàn)對催化劑表面重構(gòu)以及析氧反應路徑的調(diào)控優(yōu)化。
在研究中,針對氧化鎢與氧化銥難溶性問題,科研團隊采用鎳輔助銥鎢電沉積脫合金方法,實現(xiàn)對納米氧化銥原子尺度均勻鎢-氧摻雜。
同時,通過原位分析結(jié)合理論計算,科研團隊發(fā)現(xiàn)銥-氧-鎢橋聯(lián)以雙位點協(xié)同機制高效催化析氧反應,可有效抑制晶格氧參與,并可對重構(gòu)過程中過渡金屬刻蝕及反應過程中過氧化導致的銥位點氧化態(tài)升高進行電荷補償,從而增強了催化劑穩(wěn)定性。
此外,橋聯(lián)氧作為質(zhì)子受體可有效促進質(zhì)子轉(zhuǎn)移,解除在酸性電解質(zhì)中質(zhì)子濃度過高導致的關(guān)鍵中間體質(zhì)子化脫除限制,進一步提升析氧反應活性。
據(jù)悉,該研究實現(xiàn)重構(gòu)氧化銥基催化劑電化學性能與穩(wěn)定性雙重提升,并可對酸性電解低成本高性能析氧催化劑的進一步設(shè)計提供借鑒。(羅云鵬 李曉慧)
責任編輯:沈馨蕊