氢气既是能源载体又是工业气体。氢气根据其制备过程的排放情况,分为灰氢、蓝氢和绿氢,分别表示化石燃料制氢、工业副产氢和可再生能源制氢。当前,电解水制氢技术是重要的绿氢制备方法,但因阳极析氧反应动力学过程缓慢、过电位高等问题,使得整体能量转换效率偏低,制氢成本较高。这一技术瓶颈制约了绿氢的大规模商业化应用。因此,亟需开发新型高效催化剂、优化反应体系或探索替代性制氢技术。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所科研团队致力于电解制氢催化剂的研究。面向电解制氢阳极析氧反应能垒高、动力学缓慢和阳极产物价值低的难题,该研究采用甘油电氧化反应替代析氧反应,降低电解制氢的能耗同时能够获得高附加值化学品。针对甘油氧化反应路径多、产物复杂且选择性低等挑战,研究基于理性材料设计发展了高熵催化剂(PtCuCoNiMn)。该催化剂可实现在0.2 A cm-2下高选择性制备甘油酸。研究还搭建了一套小型电解槽,通过间歇电解实现了0.2 A高电流密度下催化剂的稳定运行。原位谱学表征发现,Pt为催化位点,其甘油氧化为甘油酸的反应路径是端羟基的活化与H解离→中间体甘油醛的生成→甘油醛至甘油酸的电氧化转化。密度泛函理论计算发现,甘油醛脱水反应的难易程度是决定是否产生乳酸的关键环节。Cu的引入在热力学上抑制了副产物乳酸的生成,在动力学上促进了目标产物甘油酸的生成,而Co、Ni、Mn可调节催化表面氧化态以保护Pt活性位点。
该研究发现通过构建高熵表面来定制催化剂/电解质界面的催化位点是电化学催化的有效策略之一。
相关研究成果以Nanoscale high-entropy surface engineering promotes selective glycerol electrooxidation to glycerate at high current density为题,发表在《自然-纳米技术》(Nature Nanotechnology)上。研究工作得到国家重点研发计划、科技创新2030-重大项目、国家自然科学基金以及浙江省和宁波市相关项目等的支持。
甘油电氧化性能与反应路径
? 张焕乔(1933—) 1933年12月23日生于重庆。1956年毕业于北京大学物理系。1997年当选为中国科学院院士。中国原子 种子在植物生命周期中发挥着重要作用,而种子寿命是决定能否长期储存的关键因素。莲子具有极强的生命力,能够在自然环境中的泥碳层存活千年,并在适宜条件下萌发。然而,以往研究聚焦于生理结构和生化组分对莲子寿命的 X射线探测技术在疾病诊断、异物检测等领域具有重要作用。闪烁体作为X射线探测技术的核心器件,是一类可以将高能辐射如X/γ射线、α/β粒子、中子转化为可见光或近可见光的材料。而高效闪烁体需要具有高产光率、 “名园现场会”系列公益活动启动于2021年,围绕“办高质量的学前教育”这一主线,分析名园成功要素,梳理名园文化焦点和亮点,多平台宣传推广名园,让先进经验在更大范围内流动起来,引领带动薄弱幼儿园 中国教育报-中国教育新闻网讯(记者 焦以璇)近日,“以改革精神和严的标准加强纪检监察学科建设”——第二届纪检监察学科建设高端论坛暨中国自主的纪检监察学知识体系联盟成立大会在中国人民大学 ◎摘 要 作为国家战略科技力量的重要组成部分,高水平研究型大学要以有组织科研推进科技体制改革,强化基础研究、科技成果转化应用;以学科交叉融合体系蓄力科技体制改革,加强学科交叉融合与突破 。本文链接:电解制氢耦合高值化学品制备研究获进展http://www.sushuapos.com/show-12-904-0.html
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