新型二維材料可提高電解水制氫效率
來源：新華社 時(shí)間：2024-09-13 17:31
德國科研團(tuán)隊(duì)以二維材料MXene為基礎(chǔ)開發(fā)出一種催化劑，可高效催化電解水過程中的一個(gè)重要化學(xué)反應(yīng)，并有著良好的穩(wěn)定性，可望提高電解水制氫的效率、降低成本。
MXene由過渡金屬的碳化物或氮化物制成，其微觀結(jié)構(gòu)是一層層的分子薄膜，與單層碳原子構(gòu)成的石墨烯類似，所以被稱為二維材料。這類材料有著高導(dǎo)電性和親水性，總表面積很大，表面特性容易調(diào)節(jié)，在電催化領(lǐng)域有巨大潛力。
德國亥姆霍茲柏林材料與能源研究中心等機(jī)構(gòu)研究人員說，他們使用碳化釩制備出MXene材料，添加銅和鈷的氫氧化物以增強(qiáng)表面功能，得到新型催化劑。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，它對電解水的析氧反應(yīng)表現(xiàn)出較強(qiáng)的催化活性，連續(xù)反應(yīng)12小時(shí)之后，活性甚至有所提高。相關(guān)論文發(fā)表在英國《材料化學(xué)雜志A》上。
析氧反應(yīng)效率是制約電解水總體效率的關(guān)鍵因素之一，當(dāng)前使用的催化劑主要是過渡金屬如銅、鈷、鎳、鐵等的化合物，但它們在電解環(huán)境中容易腐蝕，導(dǎo)電性也不理想。新型催化劑可以克服這些缺點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)中的催化效率比純粹的銅鈷催化劑更高。
電解水制氫技術(shù)利用電能將水分解為氫氣和氧氣，過程中不涉及任何碳排放，是一種清潔的能源轉(zhuǎn)換方式。尋找高性能、低成本的催化劑，對氫能源的大規(guī)模運(yùn)用有著重要意義。
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