太阳能是唯一足以替代化石燃料的能源。然而,由于阳光的扩散性质,大规模利用太阳能需要高效的能量捕获和储存过程。[3] 光伏 (PV) 电池能够大规模地将太阳能转化为电能,但需要昂贵的储能设备(如电池)来储存和分配电能。储存和分配光伏电池产生的太阳能的另一种解决方案是将太阳能转化成化学能的形式(尤其是 H2 的形式)并储存起来。作为能源载体,H2 具有几个明显的优势,例如易于储存和运输、能量密度高(700 个大气压下约 140 MJKg @ 1)并且没有碳排放(H2 的唯一燃烧产物是水)。[4]
摘要:锌 - 碘(Zn -i 2)电池对其高能量密度,低成本和固有安全性引起了极大的关注。然而,包括聚二维溶解和穿梭,碘迟发的氧化还原动力学和低电导率的几个挑战限制了它们的实际应用。在此,我们通过将Ni单原子(NISA)均匀分散在分层多孔碳骨架(NISAS-HPC)上,为Zn-I 2电池设计了高效的电催化剂。原位拉曼分析表明,由于Nisas具有显着的电催化活性,因此使用NISAS-HPC显着加速了可溶性聚二维(I 3 - 和I 5 - )的转化。带有NISAS-HPC/I 2阴极的结果Zn-I 2电池提供了出色的速率能力(在50 C时为121 mAh g-1)和超循环稳定性(在50 c时超过40 000个循环)。即使在11.6 mg cm -2碘以下,Zn -i 2电池仍然表现出令人印象深刻的循环稳定性,其容量保留为93.4%和141 mAh g -1,在10 c.关键字上10 000循环后,关键字:锌 - 碘化物 - 碘磁带,多二维,诸如乘坐,电气效应,电型,电动
摘要在这项工作中,使用简单和低成本的水热途径合成了氧化石墨烯(GO)电催化剂在氧化石墨烯(GO)上支撑的纳米颗粒,用于燃料电池中的氧还原反应(ORR)。使用现场发射扫描电子显微镜(FESEM),X-射线衍射(XRD),拉曼光谱,循环伏安弹药(CV),Lineareartamper(Lineareartamper(Lineareartamper)(Lineareartamper)(chronemetmet)(lsv)(lsovemetmet)(lsv),在碱性培养基中研究了尿素浓度对物理化学和电化学特征的影响。使用乙酸钴四氢钴和尿素制备的电催化剂,摩尔比为1:1,在0.88 V通过25°C的四电子机制在0.88 V时具有最高的ORR活性(E发作)。与PT/ C相比,合成的电催化剂也显示出提高的稳定性。与PT/ C(173.6 MWCM⁻2)相比,CN1-1表现出较低的功率密度(37.9 MWCM⁻2),但仍然有望作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的ORR电催化剂。关键字:电催化剂;燃料电池;氧化石墨烯;水热;氧还原反应
在此,报告了一种新的直接合成途径,导致具有结晶框架和NIWO 4-石墨烯纳米片(GNP)复合材料的中孔Niwo 4。ni和w通过共沉淀合成途径组装成介孔钨型对称性及其与GNP的复合材料用作电催化剂的支持,在酸性反应(ORR)和氢氧化反应(HOR)中,PT含量降低(8 wt。%),氧气还原反应(ORR)中的PT含量降低(8 wt。%)。对与晶体和多孔结构,形态学方面以及旨在解释电化学特性的表面化学相关的修饰进行了全面评估。发现在合成过程中GNP的存在主要导致NIWO 4纳米晶体的生长增强,并引起表面化学的变化。电化学结果表明,与最初的NIWO 4和PT/NIWO 4样品相比,将GNP引入NIWO 4复合支持导致PT电催化剂的活性显着改善,以及这些催化剂与碳的机械混合物的活性。在8 wt上获得的混合动力学扩散控制区域确定的氢氧化的质量活性。%PT/NIWO 4 -GNP催化剂与商业20 wt。%pt/c Quintech催化剂相比明显更高。 我们的全面结构和表面化学评估表明,使用更广泛的燃料,该复合材料是PEMFC的可行电催化剂。%PT/NIWO 4 -GNP催化剂与商业20 wt。%pt/c Quintech催化剂相比明显更高。我们的全面结构和表面化学评估表明,使用更广泛的燃料,该复合材料是PEMFC的可行电催化剂。关键字:NIWO 4,复合支持的电催化剂,氧还原反应,氢氧化反应,双功能电催化剂
有限的能源来源并将有害气体释放到二氧化碳和甲烷等大气中,是全球变暖和地球温度的年度升高的主要原因。过多的全球变暖正在打扰整个生态系统:海洋生物,野生动植物,人类等。由于冰川,海冰和极地冰盖的融化,世界海洋和海洋中的水量正在上升。极端挫折可能是由于极端天气造成的。除了房屋的上升和客户保险费用外,食品和能源价格还在上升。包括不断下降的旅游业和工业生产能力,能源,食物和水需求,灾难清理和边境紧张局势的因素对政府以及我们的经济产生了影响。1 - 3这已经引发了可再生和生态适当能源的大量研究。有效的储能系统,以使新的可持续能源有效地使用。通过提供可持续的电源和燃料多样性,可再生能源可改善能源安全,降低燃油泄漏的可能性,并减少对进口燃料的需求。使用这些绿色能源来保护国家的自然资源。可以通过存储来减少需求,并且可以节省任何成本,并将其传递给消费者。能源存储可以帮助满足人口稠密的地方的峰值能量需求,从而减少电网负载和价格上涨。4,5
通过简单的合成方法利用基于地球丰富元素的低成本,高活性和鲁棒的氧气进化反应(OER)电催化剂,这对于通过水电解而对绿色水力产生而言至关重要。在这项工作中,Nio,Co 3 O 4和Nico 2 O 4纳米颗粒层具有相同的表面形态,通过简单的喷雾热解方法在相同的沉积条件下制备了相同的表面形态,并且相对研究了其OER活性。在所有这三个电催化剂中,NICO 2 O 4显示了420 mV的最低电位,以驱动基准电流密度为10 mA cm -2和最小的Tafel斜率(84.1 mV dec -1),这些密度与基准标准的商业RUO 2电催化剂的OER性能相当。NICO 2 O 4的高OER活性归因于Co和Ni原子之间电子性质的协同作用和调制,这大大降低了驱动OER活动所需的过电位。因此,据信,通过这种简单方法合成的NICO 2 O 4将是一种竞争性候选者作为工业电催化剂,具有高效率和低成本的大规模绿色氢生产,这是通过水电解产生的。
生物质原料的价值化(例如涉及 5-羟甲基糠醛和甘油的氧化还原反应)也已被用于生产高价值燃料和化学品。3,4 电化学转换方案比传统的热方案有几个优势,包括(i)可在室温和常压下操作,5 (ii) 高度分布的基础设施,(iii) 在氢化反应中使用丰富的 H 2 O 分子代替昂贵的 H 2 和 (iv) 能够对所需产物实现高选择性,防止产生浪费/有毒的副产物。开发具有高内在活性和对所需产物的选择性的地球丰富且稳定的电催化剂对于广泛实施电化学能量转换方案至关重要。我们社区使用两种常见策略来提高电催化系统的活性:(a)通过增加催化剂负载或中观/纳米结构(通常称为粗糙化)来增加活性位点的数量和(b)发现/设计具有更高内在活性的新活性位点。前一种策略(a)的挑战是(1)催化剂在更宽的电极上的分布会导致质量传输的额外限制,(2)增加现有贵金属催化剂的负载会导致成本增加,以及(3)增加负载只能将几何活性提高最多三个数量级。6因此,提高电催化剂的内在活性是
环保的期货。4 - 6电化学水分分割过程需要电力,这是通过太阳能电池板或风发电机生成的,这些电池被认为是可持续技术。水分分解涉及两个半细胞反应,其中一种是氢进化反应(她),另一个是氧气进化反应(OER)。在任何一种情况下,水分解都是一种非自发反应,并且伴随着外部能量的使用。但是,通过将电催化剂用作阴极或阳极,可以克服该能量屏障。7,它具有高能量屏障,与她相比,OER半细胞反应在动力学上迟钝,因此,由于缺乏有效的OER反应,不可能通过水分裂解最大的氢产生。为了提高OER半细胞反应动力学的效率,电催化剂在降低水分裂所需的过电位上具有很高的影响,因此可以降低激活能量。8 - 10个基于贵金属的电催化剂,例如Iridium(IRO 2)和ruthenium(Ruo 2),有效的活动,但是它们的稀缺性和成本限制了它们的大规模使用。低成本,简单和高稳定性电催化剂的发展将允许对水分解过程进行调整以扩大应用程序。因此,直接的重点放在非纯粹的电催化剂上,在过去20年中,对更多有效的电催化剂进行了积极的研究,这些电催化剂在其组成中具有最少的贵金属。3,11已研究了几种用于各种电化学应用的材料,包括导电聚合物,碳衍生物,金属氧化物和金属硫磺。尽管过渡金属氧化物,硫化物和导电聚合物具有氧化还原性能,但其工业应用受到其电容有限,低特异性C表面积和不良电导率的限制。5,12最近,储能和转换系统的开发是由金属硫磺的独特特征所构成的,包括它们的丰度,低成本,显着的电导率,高理论电容,易于理论,易于制备和环境友好。13,由于其独特的特征,例如富集的活性位点,较大的表面积和高离子电导率,人们对二维(2D)分层二分法源引起了极大的兴趣。14其中,由于其高电容,催化位点,地球丰度,成本效率和高电荷能力而受到了高度研究的钼de(MOS 2)。15与MOS 2一样,Mo原子位于三明治结构中的两个S原子之间。此外,MOS 2具有三个不同的晶体相,即三角形(1T),六边形(2H)和菱形(3R)。与MOS 2的其他两个阶段相比,2H相高度稳定。在MOS 2中,2H和3R相是半导体的材料,而1T相本质上是金属。热处理可以将3R相变为2H相。16 MOS 2中许多金属氧化态的前提使其成为氧化还原材料和电催化剂。17有证据表明,由于缺乏不饱和边缘作为主动部位和不良电导率的不饱和边缘,她的性能很差。18 - 20 MOS 2已被H 2 O治疗蚀刻,2118 - 20 MOS 2已被H 2 O治疗蚀刻,21
【2023年度成果(论⽂・特许)】1。J. H. Park等人,高度耐用的石墨烯封装的基于铂的电催化剂,用于通过溶液等离子体过程合成的氧气还原反应,功率来源杂志,580(2023),233419,2。J. H. Park等人,高度耐用的碳壳的新溶液等离子体合成,用于聚合物电解质膜燃料电池的高度耐用碳壳基于铂基的阴极催化剂,碳,214(2023),118364,3。M. Huda等人,单壁碳纳米管支持PT电催化剂作为单个燃料电池的阴极催化剂,其耐用性高/关闭/关闭电势循环,ACS Applied Energy Materials,6(2023)12226-12226-12226-122236 4。H. N. Nam等人,第一原告对石墨烯和氮掺杂石墨烯涂层的铂电催化剂的氧还原反应机制的研究,物理化学化学物理学,26(2024)10711-10722 5。出愿番号:2024-025901
