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余颖教授课题组在大电流电解海水制氢方面取得重要进展

日期:2022-09-21 作者:王棣 点击量:

华大在线讯(通讯员王棣)最近,物理科学与技术学院余颖教授课题组与吉林大学李莉萍教授、中国地质大学(武汉)余家国教授合作,在大电流电解海水制氢方面取得重要进展,相关成果以“Rapid self-reconstruction of Fe-modified Ni hydroxysulfide for efficient and stable large-current-density water/seawater oxidation”为题发表在国际能源与环境领域重要期刊Energy & Environmental Science(https://doi.org/10.1039/D2EE01478E)上。该工作是余颖教授继之前电解水/海水领域取得重要研究成果(Energy & Environmental Science2017, 10: 1820);Nature Communications 2019, 10: 5106)基础上的又一重要进展。论文第一作者为物理科学与技术学院博士生黄楚强。

合理设计快速自重构并能在商业所需大电流密度下稳定运行的高效OER电催化剂是提高电解水制氢效率的关键,但充满挑战。为此,该团队研究人员开发了简单的两步氧化策略,在泡沫镍上原位生长铁修饰的羟基硫化镍(Fe-NiSOH)纳米片阵列,实现了高效稳定的大电流密度水/海水氧化。通过系统的研究表明,Fe-NiSOH中的S原位析出加速了电极的自重构过程,并促进生成了高活性的Ni4+,从而促发晶格氧机理。此外,得益于Fe-NiSOH电极优异的物理化学性质,在碱性水中分别只需要207、240和268 mV的过电位就可以提供10、100和500 mA cm-2的电流密度,而且能够在商用电流密度(500 mA cm-2)下稳定工作1100小时。更重要的是,它还具有良好的海水氧化活性和优异的抗海水腐蚀能力,在500 mA cm-2稳定运行超过了900小时,具有很好的应用前景。这项研究为构建快速自重构、高效稳定的电解水/海水催化剂提供了一种新的思路,也为电解海水的工业化应用提供了性能优异的催化剂。

该研究得到国家自然科学基金、中央高校基本业务费、BWIN中国优秀博士学位论文培育项目的资助。

(审读人:俞云伟)