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前沿科技 中科院等科學家合作在電解水制氫研究方面取得新進展

發布時間:2019-06-16 20:58:54 已有: 人閱讀

  電解水制氫是實現可持續氫經濟的一項重要能源技術。它能夠由多種可再生能源轉變的電能驅動實現清潔、快速、集中地生產高純度的氫氣,從而實現將時間、空間分布不均勻的可再生能源轉換為穩定的化學能。電催化劑是提高電解水系統能源效率的關鍵部分。開發廉價、高性能的析氫和析氧催化劑是促進電解水系統大規模化應用的基礎。

  在中國科學院戰略性先導科技專項(XDB20000000)的資助下,中國科學院科學家——福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室研究員王瑞虎和南方科技大學教授梁永曄合作,研究報道了一種碳納米管與釕摻雜二硫化鉬的核殼結構析氫電催化劑,實現了在堿性1 M KOH電解質中僅需約50、140 mV的過電勢便可分別驅動10, 100 mA cm-2的電流密度。結合理論計算表明,Ru原子能夠取代MoS2晶格中Mo原子位置,并能夠影響其鄰近基平面S原子的電子結構性能,從而促使這些基平面S原子作為活性中心促進水分子的解離及氫原子的吸附/解吸產生氫氣。此外,該材料的核殼結構有利于促進Ru-MoS2中基平面活性位點的有效暴露及催化過程中的快速電荷輸運。該工作中報道的多級結構工程策略將對開發高性價比的層狀過渡金屬二硫化物電催化劑提供新的思路。上述工作發表于《先進科學》 (Adv. Sci. 2019, 6, 1900090)。

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