作为一类高能量密度的可再生清洁能源,氢能源在解决能源与环境问题领域具有极大优势,然而,制备氢气令人头大——以往多用电解水方法,使用成本高昂、储量稀少的如氧化铱催化剂等贵金属催化剂。
近日,南京工业大学传来消息,他们开发出了一种新型非贵金属催化剂,来代替传统的氧化铱催化剂。据了解,这种反钙钛矿基的新型非贵金属催化剂不仅催化活性高、稳定性好,降低了能耗,与储量匮乏、成本高昂(600元/克)的氧化铱相比,具有绝对的价格优势——价格仅为氧化铱的千分之一,可谓真正的“物美价廉”。
据研究团队周嵬教授介绍,反钙钛矿结合了钙钛矿结构的灵活性和过渡金属氮(碳)化物高 导 电 性、优 异 电 催 化 性 等 优点,理论上来说,是一种很有发展潜力的析氧反应电催化剂,然而,它和钙钛矿材料有着类似的瓶颈,其成相温度高达几百甚至上 千 摄 氏 度,导 致 材 料 烧 结 严重,比表面积低下,活性位点暴露极少。鉴于此,该研究团队首
先设计了一个Cu富余的CuNNi3复合的反钙钛矿催化剂,随后 利 用Fe3+和Cu,Ni进 行 反应,开发出了一种多孔的,具有核 壳 结 构 的Cu1- xNNi3- y /FeNiCu复合催化剂。该催化剂仅需要比热力学理论电压高出0.23V的电压,即可驱动析氧反应的发生,同时该催化剂也展现了良好的稳定性,不易溶解。
据该研究论文的第一作者朱艳萍介绍,电解水制氢的时候,阴极和阳极都会发生反应,阴极产氢气,阳极产氧气。阳极的反应很慢,会限制整体的催化效率,“ 我们开发的这种阳极的非贵金属催化剂,使得产氧气的速度变快了,这样一来,产氢气就不会被拖后腿了,制备氢气的整体效率也大大提高了。”
2018年7月3日《江苏科技报》要闻版