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Energy Environ. Sci.：華中師大余穎課題組在大電流電解海水制氫方面取得重要進(jìn)展
來(lái)源：華中師范大學(xué) 2022-09-20
導(dǎo)讀：近日，華中師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院余穎教授課題組與吉林大學(xué)李莉萍教授、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）余家國(guó)教授合作，在大電流電解海水制氫方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果以“Rapid self-reconstruction of Fe-modified Ni hydroxysulfide for efficient and stable large-current-density water/seawater oxidation”為題發(fā)表在國(guó)際能源與環(huán)境領(lǐng)域頂級(jí)期刊Energy & Environmental Science上。該工作是余穎教授繼之前電解水/海水領(lǐng)域取得重要研究成果（Energy & Environmental Science 2017, 10: 1820（ESI熱點(diǎn)和高被引論文）；Nature Communications 2019, 10: 5106（ESI熱點(diǎn)和高被引論文））基礎(chǔ)上的又一重要進(jìn)展。論文第一作者為物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院博士生黃楚強(qiáng)。
合理設(shè)計(jì)快速自重構(gòu)并能在商業(yè)所需大電流密度下穩(wěn)定運(yùn)行的高效OER電催化劑是提高電解水制氫效率的關(guān)鍵，但充滿挑戰(zhàn)。為此，該團(tuán)隊(duì)研究人員開(kāi)發(fā)了簡(jiǎn)單的兩步氧化策略，在泡沫鎳上原位生長(zhǎng)鐵修飾的羥基硫化鎳(Fe-NiSOH)納米片陣列，實(shí)現(xiàn)了高效穩(wěn)定的大電流密度水/海水氧化。通過(guò)系統(tǒng)的研究表明，F(xiàn)e-NiSOH中的S原位析出加速了電極的自重構(gòu)過(guò)程，并促進(jìn)生成了高活性的Ni4+，從而促發(fā)晶格氧機(jī)理。此外，得益于Fe-NiSOH電極優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，在堿性水中分別只需要207、240和268 mV的過(guò)電位就可以提供10、100和500 mA cm-2的電流密度，而且能夠在商用電流密度（500 mA cm-2）下穩(wěn)定工作1100小時(shí)。更重要的是，它還具有良好的海水氧化活性和優(yōu)異的抗海水腐蝕能力，在500 mA cm-2穩(wěn)定運(yùn)行超過(guò)了900小時(shí)，具有很好的應(yīng)用前景。這項(xiàng)研究為構(gòu)建快速自重構(gòu)、高效穩(wěn)定的電解水/海水催化劑提供了一種新的思路，也為電解海水的工業(yè)化應(yīng)用提供了性能優(yōu)異的催化劑。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中央高?；緲I(yè)務(wù)費(fèi)、華中師范大學(xué)優(yōu)秀博士學(xué)位論文培育項(xiàng)目的資助。參考資料：http://physics.ccnu.edu.cn/info/1080/5226.htm
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