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科研人员发现水中取氢廉价钥匙 “终极能源”市场化的关键突破:麻将游戏下载免费

本文摘要:中国科学技术大学(USTC)15日报道,其研究人员获得了——,一种新型的水提氢催化剂,不仅大大增加了成本,而且稳定性提高了近10倍。

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中国科学技术大学(USTC)15日报道,其研究人员获得了——,一种新型的水提氢催化剂,不仅大大增加了成本,而且稳定性提高了近10倍。据报道,科研人员成功制备的钌单原子合金催化剂具有价格低廉、效率高的特点。结果被选为《大自然催化剂》年4月的封面文章。

《大自然催化剂》年4月封面:在酸性电解液环境下,在外加电势的作用下,水分子传导到活性位单原子Ru,在单原子Ru的催化下,水被电解产生氧气。高效廉价制备氢气是氢能这一终极能源市场化的关键一步。

其中,电解水是最受期待的制备方法之一。然而,水电解过程中高效低成本的氧催化剂是目前我们面临的最大挑战之一。近日,中国科学技术大学吴宇恩教授课题组在氧催化剂方面取得重大突破,这是电解水制氢产业化最重要的一步。

氧县常用的商业催化剂是二氧化铱。金属铱的市场价格为240元-250元/克,二氧化铱水电解制氢的工业成本为33元-38元/公斤,转化为相同能量所需的汽油成本为25元-29元。这是发展高能、洗手、廉价氢能的根本障碍。

相比之下,可以作为催化剂关键元素的钌金属的市场价格为19.5-20.5元/克,地球储量更丰富,价格更便宜。如果用于工业,需要有效降低制氢成本,方便其发展。不幸的是,在强酸和强水解环境中,二氧化钌在低工作电位下不容易水解成四水合钌,从而失去其催化活性。主要原因是二氧化钌中的晶格氧参与了两个县的产物氧。

因此,开发高活性、低稳定性的钌单原子催化剂是解决上述问题最有潜力的途径。钌基催化剂在酸和氧气氛中的稳定性是国际公认的难题。吴宇恩教授的团队早在2014年就开始研究钌的应用。为了构建高效低成本的电解水制氢,经过多年的实验探索,团队创新明确地提出以抗氧化能力强、外溶度高的铂基合金为载体,利用表面缺陷工程技术捕获并稳定单原子原子,成功制备钌单原子合金催化剂。

与市售钌基催化剂相比,钌单原子合金催化剂的过电位降低了约30%,稳定性提高了近10倍。新加坡国立大学化学系的杨文祥教授对这一成果给予了高度评价,指出吴宇恩教授团队的工作成功构建了“单原子钌的电子结构受形变工程控制,从而进一步提高其在酸性氧县的活性和稳定性”。吴宇恩教授的研究小组制备了一种单原子钌(Ru)催化剂,它可以使酸性氧两县只具有必要的低超电势(220 mV),并大大减缓了氧两县的进程。/艺术设计:崔杰论文第一作者莫蔡妍博士表示,相关实验证实钌基单原子合金催化剂在酸性电解水反应中具有比市售钌基催化剂更好的活性、外过氧化物和外溶能力。

在这项研究中,研究人员不仅成功地通过绘制单原子钌来构建稳定的合金载体,而且获得了启发。“使用金属/合金载体控制单原子电子结构的策略可以应用于其他反应体系,这可能为许多类似的科学问题获得思路。”吴宇恩教授说。

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