近日，哈爾濱工程大學物理與光電工程學院陳玉金教授團隊研發(fā)的新型制氫器件，為綠色制造氫燃料和高附加值化學品提供了更高效的方法。該研究成果發(fā)表于國際學術期刊《美國科學院院報》。文章闡述了催化劑電極的反應路徑與催化機制，為甘油電化學氧化耦合制氫雙功能催化劑的深入研發(fā)提供了理論基礎。
電解水制氫（陰極產(chǎn)氫氣，陽極產(chǎn)氧氣）屬于綠色制氫技術。但傳統(tǒng)技術陽極氧氣析出反應效率緩慢，阻礙了該技術的工業(yè)化應用。團隊發(fā)現(xiàn)，以甘油電化學氧化代替氧氣析出反應制氫，不僅可以突破氧氣析出反應緩慢的限制，而且可以生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品。因此，開發(fā)一種性能優(yōu)異的甘油電化學氧化和氫析出反應雙功能催化劑，是實現(xiàn)高效電解制氫的關鍵。
在制備催化劑的過程中，陳玉金教授團隊逐一攻克了催化劑材料的活性易受多種因素影響、結構穩(wěn)定性較差，造成的催化劑電導率不高和活性不足等難題。團隊從材料結構設計入手，制備了含有原子級分散的金屬摻雜納米陣列催化劑，使不同組分間的電子相互作用增強，顯著提高了催化劑的甘油電化學氧化和氫析出反應活性。
經(jīng)過反復實驗，團隊成功制備出具有優(yōu)異電化學性能的催化劑。該成果中催化劑的制備方法具有通用性，多種金屬采用該方法均可適用于甘油電氧化輔助制氫。該技術可以有效降低電能消耗，提升整體反應速率，且可得到高附加值產(chǎn)品，為我國綠色氫能源的高效開發(fā)提供了一種嶄新的策略，為構建清潔低碳安全高效的能源體系，助力實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”的戰(zhàn)略目標提供了技術支撐。
（受訪單位供圖）
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