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多孔石墨烯电极可促进电解水制氢反应

时间:2018-06-04 08:21:53来源:中国氢能源网(翻译)

      据国外网站报道,日本筑波大学研究人员开发了基于“多孔”石墨烯的电极,可以在酸性电解质中更高效地进行析氢反应(HER)。该技术成本低,效率高,能促进整个社会向可再生能源的未来更近一步。

Punching Holes in Graphene to Boost Hydrogen Production

筑波大学研究人员发明了氮掺杂石墨烯薄片封装镍-钼(NiMo)电极合金。他们还在石墨烯上打满了纳米尺寸的孔洞,ACS催化研究表明,在酸性条件下,新型HER体系性能明显优于使用常规非多孔石墨烯的电极。

HER电极中使用石墨烯并不是一项新技术,石墨烯作为一种柔韧的导电碳片非常适合缠绕核芯金属。但是,在保护金属免受腐蚀的同时,石墨烯也会抑制其化学活性。在新的筑波大学HER反应系统中,多孔石墨烯既可以促进反应,也可以保护贵金属。

研究报告的作者之一Kailong Hu解释说,他们通过用二氧化硅纳米粒子装饰NiMo表面来创造孔洞,当我们沉积石墨烯层时,空隙就留在纳米粒子的位置上。这些孔不仅仅是空隙,它们也被称为“边缘”的化学活性脊环。从技术上讲,这些条纹是结构缺陷,但它们能够促进电极进行化学反应。

与普通石墨烯相比,多孔石墨烯材料更亲水。在酸性溶液中吸附水合氢离子(H3O +)对HER反应机理起着至关重要的作用。多孔石墨烯在吸附单个H原子方面也很出色,这为HER反应提供了额外的表面积。实验结果表明,多孔石墨烯电极产生H2效率与传统(但昂贵)的Pt / C电极相近,但在延缓催化剂方面优势明显。

 

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