新型催化剂可实现高效海水淡化和制氢

时间:2019-11-18 13:35 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

  

新型催化剂可实现高效海水淡化和制氢

 

  休斯顿大学的研究人员报告说,从地球上最丰富的资源之一的海水生产氢和清洁饮用水方面取得了重大突破。

  新的催化剂可有效地从海水中产生氢气,为大规模制氢,脱盐提供了希望。

  海水是地球上最丰富的资源之一,它既有希望作为氢的一种来源(作为清洁能源的一种来源),又有干旱气候中的饮用水的用途。但是,即使能够从淡水中产生氢的水分解技术变得更加有效,海水仍然是一个挑战。

  休斯顿大学的研究人员已经报告了一种新的析氧反应催化剂的重大突破,该催化剂与析氢反应催化剂相结合,能够获得能够满足工业需求的电流密度,同时需要相对较低的电压来启动海水电解。

  研究人员说,这种由廉价的非贵金属氮化物组成的装置设法避免了许多障碍,这些障碍已限制了早期从海水中廉价生产氢气或安全饮用水的尝试。这项工作在2019年11月8日发表在《自然通讯》上的一项研究中进行了描述。

  UH德州超导中心主任任志峰和该论文的通讯作者说,一个主要障碍是缺乏一种催化剂,该催化剂无法有效地将海水分解产生氢气,同时又不释放钠,氯,钙的游离离子。海水和其他一旦释放的成分会沉积在催化剂上,使其失去活性。氯离子特别成问题,部分原因是氯需要多少电压才能释放出比释放氢所需的电压更高的电压。

  

新型催化剂可实现高效海水淡化和制氢

 

  UH德州超导中心主任和MD安德森物理学教授任志峰说,这种新型催化剂使研究人员能够避免许多阻碍广泛使用海水生产氢的障碍。

  研究人员用得克萨斯州沿海加尔维斯顿湾的海水测试了这些催化剂。马里兰大学安德森分校物理学教授任博士说,它也可以与废水一起使用,从水提供另一种氢源,否则如果不进行昂贵的处理就无法使用。

  他说:“大多数人使用清洁的淡水通过水分解来产生氢气。” “但是干净的淡水供应有限。”

  为了应对这些挑战,研究人员设计并合成了一种使用过渡金属氮化物的三维核-壳型析氧反应催化剂,该纳米催化剂由镍-铁-氮化物化合物和镍-钼-氮化物纳米棒制成,并位于多孔镍泡沫上。

  UH的博士后研究员,同时也是华中师范大学的第一作者罗瑜说,这种新型的析氧反应催化剂与先前报道的镍-钼-氮化物纳米棒的析氢反应催化剂配对使用。

  催化剂被集成到一个两电极碱性电解槽中,该电解槽可以通过热电装置或AA电池由废热提供动力。

  产生每平方厘米100毫安的电流密度(电流密度的测量值或mA cm -2)所需的电池电压范围为1.564 V至1.581 V.

  于说,该电压非常重要,因为产生氢气需要至少1.23 V的电压,而在1.73 V的电压下会产生氯,这意味着该设备必须能够在一定电压下产生有意义的电流密度水平。在两个级别之间。

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