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唐波/孙旭平Nat. Commun.：高效气泡/沉淀传质实现工业级电流密度下稳定海水制氢

时间：2024-04-18 来源：浏览：

唐波/孙旭平Nat. Commun.：高效气泡/沉淀传质实现工业级电流密度下稳定海水制氢

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电催化还原海水是具有前景的未来制氢和存储间歇能源技术，但是 Mg ²⁺ /Ca ²⁺ 在阳极上沉淀、稳定性较差的问题严重阻碍电催化还原海水技术的发展。

有鉴于此， 山东师范大学唐波教授、山东师范大学 / 电子科技大学 孙旭平等 报道构筑蜂窝状 3D 结构催化剂能够改善微尺寸下气泡 / 沉淀物在电极附近的传质，具有优异的抗海水还原和沉淀能力，而且能够在电极的各个角落进行大量 / 均匀的释放小尺寸 H ₂ 气泡，从而避免 Mg ²⁺ /Ca ²⁺ 阳离子沉淀，实现优异的长时间碱性电解海水性能。

本文要点

要点1. 通过发展调控气泡 / 沉淀的电极结构，不仅实现了优异的碱性电催化海水还原性能（在 1 A cm ^-2 电流密度稳定工作 1000 h ），而且能够将天然海水催化分解为 H ₂ ，具有优异的抗沉淀能力。

要点2. 在经过长时间大电流密度电催化反应后，该体系表现非常弱的沉淀。此外，作者发展了流动相电催化体系，能够在 500 mA cm ^-2 电流密度进行连续工作 150 h ，而且 H ₂ 的法拉第效率一直保持 ~100 % 。计算结果显示，估计这种技术的电催化制氢价格仅为 1.8 US$/kg _H2 ，低于美国能源部所提出的目标（ 2 US$/kg _H2 ）。

Liang, J., Cai, Z., Li, Z.et al. Efficient bubble/precipitate traffic enables stable seawater reduction electrocatalysis at industrial-level current densities. Nat Commun 15, 2950 (2024).

DOI: 10.1038/s41467-024-47121-x

https://www.nature.com/articles/s41467-024-47121-x

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