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武汉理工大学田戈等人科研崭新突破!EES发布其研究成果

论论资讯 | 2024-05-27 930热度

Energy and Environmental Sciences

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Ruthenium nanoparticles decorated with surface hydroxyl and borate species boost overall seawater splitting via increased hydrophilicity

Shen L.-W.; Wang Y.; Shen L.; Chen J.-B.; Liu Y.; Hu M.-X.; Zhao W.-Y.; Xiong K.-Y.; Wu S.-M.; Lu Y.; Ying J.; Titirici M.M.; Janiak C.; Tian G.; Yang X.-Y.

Published:2024-01-01
DOI:10.1039/d4ee00950a

研究背景

在当今社会,氢能作为一种清洁能源备受关注,而海水电解制氢是一个备受关注的技术。然而,目前存在一个严重问题,即电催化剂在氯离子(Cl<sup>−</sup>)的腐蚀下会迅速失活,这给海水电解制氢带来了挑战。

研究内容

一项发表在《能源与环境科学》期刊上的研究表明,拥有丰富表面羟基和硼酸盐的钌纳米颗粒(Ru-BO<sub>x</sub>-OH)作为电催化剂在海水分解中表现出高活性和稳定性。研究发现,最佳电催化剂(Ru-BO<sub>x</sub>-OH-300)在碱性海水中表现出极高的催化性能,包括氢(HER)和氧(OER)进化反应(HER,10 mA cm<sup>−2</sup>下的22 mV,OER,10 mA cm<sup>−2</sup>下的235 mV),低的电压(1.47 V)以及长期稳定性(在10、50和100 mA cm<sup>−2</sup>下1000小时)。此外,基于Ru-BO<sub>x</sub>-OH-300的阴离子交换膜海水电解器仅需1.73或1.95 V即可达到500或1000 mA cm<sup>−2</sup>的电流密度,并且在400小时内表现出优异的稳定性。

研究意义

这项研究揭示了表面羟基和硼酸盐对金属钌表面的高亲水性是出色电催化性能的原因,并且硼酸盐是抵抗氯离子腐蚀的来源。这些发现为设计高性能海水分解电催化剂提供了新的视角,为清洁能源领域带来了希望。

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