电解:化学家发现了如何生产更好的电极


来源:   时间:2020-06-28 18:34:06


可再生能源又迈出了一步:绿色氢的生产在未来可能会更加高效。通过采用不同寻常的工艺步骤,马丁·路德大学的哈雷·威登堡(MLU)化学家找到了一种方法,可以处理廉价的电极材料并在电解过程中显着改善其性能。该小组的研究结果发表在ACS Catalysis杂志上。

氢被认为是可再生能源储存问题的解决方案。它可以在本地的电解槽中生产,暂时存储,然后非常有效地转换成燃料电池中的电能。它也是化学工业中的重要原材料。但是,氢气的绿色生产仍然受到供应电力转换不良的阻碍。MLU化学研究所的Michael Bron教授解释说:“一个原因是,来自太阳和风的波动电力的动态负载将材料迅速推向极限。廉价的催化剂材料迅速变得不那么活跃。” 。

电解:化学家发现了如何生产更好的电极

他的研究小组现已发现一种可以显着提高廉价氢氧化镍电极的稳定性和活性的方法。氢氧化镍是非常活泼但昂贵的催化剂(如铱和铂)的廉价替代品。科学文献建议将氢氧化物加热到300度。这增加了材料的稳定性并将其部分转化为氧化镍。较高的温度将完全破坏氢氧化物。布朗说:“我们希望亲眼看到这一点,并将实验室中的材料逐渐加热到1000°C。”

随着温度升高,研究人员在电子显微镜下观察到了单个颗粒的预期变化。这些颗粒被转化为氧化镍,一起生长形成更大的结构,并且在非常高的温度下,形成了让人联想起斑马线的图案。然而,电化学测试令人惊讶地显示出颗粒的持续高活性水平,该活性水平应该不再可用于电解中。通常,在电解过程中,较大的表面以及因此较小的结构更具活性。“因此,我们将大得多的颗粒的高活性归因于令人惊讶的是,仅在高温下才会发生的效果:在颗粒上形成活性氧化物缺陷,” Bron说。

研究人员使用X射线晶体学发现了氢氧化物颗粒的晶体结构如何随温度升高而变化。他们得出结论,当加热到900°C(在该点上颗粒表现出最高的活性水平)时,缺陷会经历在1000°C下完成的转变过程。此时活动突然再次下降。

布朗(Bron)和他的团队充满信心,因为他们发现了一种有前途的方法,因为即使经过6,000次循环的重复测量,加热后的粒子仍然比未处理的粒子多发电50%。接下来,研究人员希望使用X射线衍射来更好地理解为什么这些缺陷会大大增加活性。他们也在寻找生产新材料的方法,以便即使经过热处理也可以保留较小的结构。

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