华东理工大学资料科学与工程学院副教授刘鹏飞、袁海洋,教授杨化桂在阴离子交流膜电解水制氢催化剂范畴获得新进展,克服了传统非贵金属催化剂在工业级电流密度下安稳性差的难题,为平衡催化剂活性和安稳才能的资料结构设计供给了新的思路。10月16日,相关研讨发表于《德国应用化学》。
使用可再次出产的动力驱动电解水制氢被认为是完成“碳中和”方针的重要手法之一。阴离子交流膜电解水(AEMWE)制氢技能在氢气纯度、电解功率、制氢速率、冷启动时刻等方面具有优势,一起能脱节催化电极及槽体对贵金属的依靠。现在,3d过渡金属基电催化剂在碱性电解质中表现出优异的催化功能。但是,在工业级电流密度条件下,这类催化剂的长期安稳性任旧存在问题。
研讨团队选用高功率氧等离子体处理技能,准确调控了CoFe双金属普鲁士蓝类似物(PBA)析氧催化剂的局域原子近程结构。详细而言,研讨人员在保存PBA晶体结构结构的一起,损坏了局域氰基配体并引进氧原子,构建Co-O-Fe的结构基元,进而将析氧反响途径调理为动力学更优的晶格氧氧化反响机制(LOM)。
研讨团队进一步证明了局域Fe与Co位点之间的协同效果机制。在工业级电流密度下,氧等离子体处理后的PBA催化剂表现出优异的析氧反响活性和长时刻运转安稳性,在电流密度为1 A cm-2时,仅需276 mV的过电位;用该催化剂为阳极资料拼装的AEMWE制氢体系仅需1.76 V便可到达1.0 A cm-2的制氢电流密度,并能继续运转超250 h而无显着衰减。