德國科研團隊以二維材料MXene為基礎(chǔ)開發(fā)出一種催化劑,可高效催化電解水過程中的一個重要化學反應(yīng),并有著良好的穩(wěn)定性,可望提高電解水制氫的效率、降低成本。
MXene由過渡金屬的碳化物或氮化物制成,其微觀結(jié)構(gòu)是一層層的分子薄膜,與單層碳原子構(gòu)成的石墨烯類似,所以被稱為二維材料。這類材料有著高導(dǎo)電性和親水性,總表面積很大,表面特性容易調(diào)節(jié),在電催化領(lǐng)域有巨大潛力。
德國亥姆霍茲柏林材料與能源研究中心等機構(gòu)研究人員說,他們使用碳化釩制備出MXene材料,添加銅和鈷的氫氧化物以增強表面功能,得到新型催化劑。實驗發(fā)現(xiàn),它對電解水的析氧反應(yīng)表現(xiàn)出較強的催化活性,連續(xù)反應(yīng)12小時之后,活性甚至有所提高。相關(guān)論文發(fā)表在英國《材料化學雜志A》上。
析氧反應(yīng)效率是制約電解水總體效率的關(guān)鍵因素之一,當前使用的催化劑主要是過渡金屬如銅、鈷、鎳、鐵等的化合物,但它們在電解環(huán)境中容易腐蝕,導(dǎo)電性也不理想。新型催化劑可以克服這些缺點,實驗中的催化效率比純粹的銅鈷催化劑更高。
電解水制氫技術(shù)利用電能將水分解為氫氣和氧氣,過程中不涉及任何碳排放,是一種清潔的能源轉(zhuǎn)換方式。尋找高性能、低成本的催化劑,對氫能源的大規(guī)模運用有著重要意義。
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