我科研團(tuán)隊在水電解制氫電催化領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展
來源：科技日報 時間：2025-01-08 17:27
1月7日，記者從哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）獲悉，該校前沿學(xué)部理學(xué)院副教授陶有堃團(tuán)隊在質(zhì)子交換膜水電解制氫（PEMWE）陽極電催化領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展，通過引入鎢-氧橋聯(lián)，解決了銥鎳氧電催化劑重構(gòu)的活性-穩(wěn)定性難題。相關(guān)研究成果于近日發(fā)表在《自然·通訊》上。
質(zhì)子膜水電解制氫具有環(huán)境友好、電流密度高、響應(yīng)快、耐波動等優(yōu)勢，適合與風(fēng)/光等波動性可再生能源直接耦合，是未來綠氫生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。
該研究基于雙重調(diào)控策略，通過在銥鎳氧電催化劑中引入橋聯(lián)銥-氧-鎢橋聯(lián)基團(tuán)，實現(xiàn)對催化劑表面重構(gòu)以及析氧反應(yīng)路徑的調(diào)控優(yōu)化。
在研究中，針對氧化鎢與氧化銥難溶性問題，科研團(tuán)隊采用鎳輔助銥鎢電沉積脫合金方法，實現(xiàn)對納米氧化銥原子尺度均勻鎢-氧摻雜。
同時，通過原位分析結(jié)合理論計算，科研團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)銥-氧-鎢橋聯(lián)以雙位點協(xié)同機(jī)制高效催化析氧反應(yīng)，可有效抑制晶格氧參與，并可對重構(gòu)過程中過渡金屬刻蝕及反應(yīng)過程中過氧化導(dǎo)致的銥位點氧化態(tài)升高進(jìn)行電荷補(bǔ)償，從而增強(qiáng)了催化劑穩(wěn)定性。
此外，橋聯(lián)氧作為質(zhì)子受體可有效促進(jìn)質(zhì)子轉(zhuǎn)移，解除在酸性電解質(zhì)中質(zhì)子濃度過高導(dǎo)致的關(guān)鍵中間體質(zhì)子化脫除限制，進(jìn)一步提升析氧反應(yīng)活性。
據(jù)悉，該研究實現(xiàn)重構(gòu)氧化銥基催化劑電化學(xué)性能與穩(wěn)定性雙重提升，并可對酸性電解低成本高性能析氧催化劑的進(jìn)一步設(shè)計提供借鑒。（羅云鵬 李曉慧）
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