海水約占地球上所有水的96%，使其成為滿足全球?qū)η鍧嶏嬘盟蜔o碳能源不斷增長的需求的誘人資源?？茖W(xué)家們已經(jīng)具備了海水淡化和將其分離以產(chǎn)生氫氣的技術(shù)能力，而氫氣是清潔能源的需求。但是，現(xiàn)有方法需要在高溫下長時間地進行多個步驟，以便生產(chǎn)具有所需效率的催化劑。這需要大量的能量并增加了成本。

休斯頓大學(xué)的研究人員報告說，一種放氧催化劑在室溫下在市售的泡沫鎳上僅需幾分鐘即可生長。與先前報道的析氫反應(yīng)催化劑配合使用，可以實現(xiàn)工業(yè)上所需的電流密度，以實現(xiàn)低壓下海水的整體分離。這項工作在《能源與環(huán)境科學(xué)》上發(fā)表的一篇論文中進行了描述。

德克薩斯大學(xué)超導(dǎo)中心(TcSUH)的主任任志峰和該論文的通訊作者表示，快速，低成本的生產(chǎn)對于商業(yè)化至關(guān)重要。

他說：“任何發(fā)現(xiàn)，任何技術(shù)發(fā)展，無論技術(shù)水平如何，最終成本都將發(fā)揮最重要的作用。” “如果成本過高，就不會推向市場。在本文中，我們找到了降低成本的方法，因此商業(yè)化將更容易并且更容易為客戶接受。”

Ren的研究小組及其他研究人員先前曾報道過鎳-鐵-(羥基)氫氧化物可作為分裂海水的催化劑，但生產(chǎn)這種材料需要在300攝氏度至600攝氏度或高達華氏1,100度的溫度下進行的漫長過程。同時，UH的MD安德森物理學(xué)教授Ren表示，高昂的能源成本使其在商業(yè)用途上不切實際，并且高溫降低了泡沫鎳的結(jié)構(gòu)和機械完整性，長期穩(wěn)定性成為一個問題。

為了兼顧成本和穩(wěn)定性，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種在鎳泡沫上使用鎳鐵氫氧化物的方法，該泡沫中摻有少量硫，可以在室溫下在五分鐘內(nèi)生產(chǎn)出有效的催化劑。他們說，在室溫下工作既降低了成本，又提高了機械穩(wěn)定性。

他們寫道：“為促進氫經(jīng)濟，必須開發(fā)具有成本效益且簡便的方法來合成用于高性能海水電解的NiFe基(羥基)氫氧化物催化劑。” “在這項工作中，我們開發(fā)了一種一步式表面工程方法，可以在室溫下1到5分鐘內(nèi)用商品化的泡沫鎳制造高度多孔的自負載S摻雜的Ni / Fe(羥基)氫氧化物催化劑。

除了任外，第一作者羅宇和吳立波，布萊恩·麥克埃爾亨尼，宋少偉，羅丹，張芳豪和陳碩等共同作者，都與美國大學(xué)物理系和TcSUH合作。華中師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的Ying Yu。

任說，研究人員方法的一個關(guān)鍵是決定使用化學(xué)反應(yīng)來生產(chǎn)所需的材料，而不是耗費能量的傳統(tǒng)方法專注于物理轉(zhuǎn)化。

他說：“這使我們得到了一種合適的結(jié)構(gòu)，一種用于放氧催化劑的合適的成分。”

標簽：