|
中国科学院合肥物质科学研究院陈长伦教授领导的研究小组，与合作者共同开发了先进的掺钴氢氧化镍双极电极和非贵金属催化剂，显著提高了两步电解制氢的效率和稳定性。
研究结果发表在《化学工程杂志》和《胶体与界面科学杂志》上。
传统的碱性电解槽面临着与波动的可再生能源不匹配、高压下氢氧混合等问题，限制了其应用。两步水电解通过使用双极电极在时间和空间上完全分离氢气和氧气的产生，消除了对昂贵的膜分离器的需求，从而克服了这些问题。
关键是开发高性能的双极材料和高效的电池设计。然而，常用的氢氧化镍电极在电缓冲能力和充放电稳定性方面存在局限性。
研究人员使用一步电沉积法在碳布上制造了钴掺杂的柔性氢氧化镍双极电极。钴掺杂提高了电导率和电子存储性能，并防止了制氢过程中的寄生氧产生。
他们还开发了非贵金属催化剂，包括掺杂钼的磷化镍钴和等离子体诱导的铁复合钴氧化物双功能电极，这些电极具有很高的耐久性和活性。这些电极通过改变电流方向，在不同的时间和位置产生氢气和氧气，从而实现低电池电压、高去耦效率和高能量转换效率。
为了改善层状双氢氧化物(LDH)电极容量有限且导电性/稳定性差的问题，研究人员采用非热等离子体技术制备了氮掺杂镍钴LDH和氮掺杂还原氧化石墨烯/镍钴LDH电极，显著提高了容量和导电性。
两步水电解显示出大规模储氢和5G基站和数据中心等应用的前景。
陈长伦教授说：“我们的两步电解制氢技术性能与全球先进指标同步，标志着我们向工业化运行迈出了重要的一步。”
（素材来自：中国科学院合肥物质科学研究院 全球氢能网、新能源网综合） |
