首页 > 行业资讯 > 李映伟/沈葵Small：肼氧化耦合HER，助力双功能CoNC高效催化海水电解

李映伟/沈葵Small：肼氧化耦合HER，助力双功能CoNC高效催化海水电解

时间：2023-03-26 来源： 浏览：

李映伟/沈葵Small：肼氧化耦合HER，助力双功能CoNC高效催化海水电解

原创 慕瑾 催化开天地
催化开天地

catalysisworld

催化开天地（Catalysis Opens New World），分享催化基本知识，关注催化前沿研究动态，我们只专注于催化！

收录于合集
【做计算 找华算】 理论计算助攻顶刊，10000+成功案例，全职海归技术团队、正版商业软件版权！
经费预存选华算，高至15%预存增值！
电化学全水解(OWS)是一种有效的制备清洁H 2 的方法，在可持续能源的广泛研究领域引起了人们的极大兴趣。然而，由于在商业碱性水电解中OER具有缓慢的多质子耦合电子转移动力学，以及OWS对高纯度淡水作为氢源的严重依赖也极大地限制了其在一些干旱或近海地区的实际应用。因此，直接利用海水作为氢源在水电解制氢方面显示出巨大的潜力，其可以有效缓解全球淡水压力和能源危机 。
然而，在海水电解过程中，当所施加的电压大于Cl − 的理论氧化电位时(1.72 V)，氯电氧化反应(ClOR)也会作为与阳极上OER的主要竞争反应发生 ，并会释放出有毒的腐蚀性Cl 2 。 因此，设计并开发新型电催化剂以实现在工业电流密度下催化海水分解制氢具有重要意义。
基于此， 华南理工大学李映伟 和 沈葵 等通过ZIF-L模板策略，在碳布(CC)上构建钴/氮共掺碳纳米片阵列(CC@CoNC)，其可以作为在海水中HER和肼氧化反应(HzOR)的高性能双功能电催化剂。
结果表明，最优的CC@CoNC-600催化剂在10 mA cm −2 电流密度下的HER过电位和HzOR电位分别为−69 mV和−61 mV；该催化剂可以在10 mA cm −2 电流密度下稳定工作超过50小时，HzOR的活性损失几乎可以忽略不计。
在催化剂CC@CoNC-600上HzOR的催化机理方面，吸附在催化剂表面的*N 2 H 4 主要遵循4e − 电化学反应路径产生N 2 和H 2 O，这有利于将肼氧化与水电解耦合组成一个节能的H 2 生产系统。
因此，利用CC@CoNC-600组装的碱性海水中肼氧化耦合析氢反应系统只需要0.557 V的超低电压就可以达到200 mA cm −2 的电流密度，并且仅需要1.22 kW h的电力消耗就能生产一立方米的H 2 。
此外，在碱性海水中，该系统还能在电流密度约为10 mA cm −2 下的稳定工作40 h以上。该项工作对开发高效、低成本的肼氧化与海水电解耦合节能制氢双功能电催化剂具有一定的指导意义，有助于实现未来电解海水大规模生产H 2 。
Coupling Hydrazine Oxidation with Seawater Electrolysis for Energy-Saving Hydrogen Production over Bifunctional CoNC Nanoarray Electrocatalysts. Small, 2023. DOI: 10.1002/smll.202300019
【做计算 找华算】 华算科技专注DFT代算服务、正版商业软件版权、全职海归计算团队，10000+成功案例！
计算内容涉及材料结构、掺杂、缺陷、表面能、吸附能、 能带、 PDOS、 反应路径、OER、HER、ORR、CO2RR、NRR、自由能 台阶图 、火山理论、d带中心、电位、容量、电导率、离子扩散、过渡态+AIMD、HOMO/LUMO、电池 材料、电解液、异质结、 半导体 等 。
用户研究成果已发表在Nature Catalysis、JACS、Angew.、AM、AEM、AFM、EES等国际顶级期刊。
添加下方微信好友，立即咨询（ 电话/微信：13129551561 ）：

  点击阅读原文，提交计算需求！

版权：如无特殊注明，文章转载自网络，侵权请联系cnmhg168#163.com删除！文件均为网友上传，仅供研究和学习使用，务必24小时内删除。
相关推荐
热门信息