新材料解決電解水制氫系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行難題 海南大學(xué)提出可行性方案
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】能源是影響國(guó)家發(fā)展的一個(gè)重要因素。隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷提升，作為全球能源消費(fèi)大國(guó)，我國(guó)對(duì)于能源產(chǎn)業(yè)的依賴(lài)程度也在不斷提升。與此同時(shí)，能源又和環(huán)保產(chǎn)業(yè)有直接聯(lián)系。在雙碳計(jì)劃這個(gè)大背景下，如何平衡能源需求與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略成為了現(xiàn)階段有關(guān)部門(mén)以及企業(yè)需要考慮的問(wèn)題。
而從技術(shù)發(fā)展的角度來(lái)看，解決問(wèn)題的關(guān)鍵似乎落到氫能的身上。氫能的燃燒產(chǎn)物僅為水，不產(chǎn)生任何溫室氣體和有害物質(zhì)。在這個(gè)基礎(chǔ)上氫氣的能量密度高，是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍，并且資源儲(chǔ)備豐富。因此，從可持續(xù)發(fā)展的需求來(lái)看，氫能是一種理想的能源。
但與此同時(shí)，氫能同樣面臨許多的問(wèn)題。首先從制備的角度來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)通過(guò)化石燃料燃燒產(chǎn)生的氫氣并不符合可持續(xù)發(fā)展的理念。因此，理想的氫能(綠氫)制備過(guò)程也要符合環(huán)保的基本理念。因此無(wú)論是綠氫，還是過(guò)渡用的藍(lán)氫，理想且合適的制備手段還是電解制氫。
而電解水制氫技術(shù)雖然清潔，但成本仍較高，造成這種情況的的原因來(lái)自電解水制氫系統(tǒng)本身。
盡管，質(zhì)子交換膜電解水(PEMWE)技術(shù)具有能量轉(zhuǎn)換率高、產(chǎn)物氫氣純度高等優(yōu)點(diǎn)，且適應(yīng)可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性，發(fā)展前景廣闊。但是其設(shè)備的壽命卻存在明顯缺陷。作為核心環(huán)節(jié)之一的陽(yáng)極析氧反應(yīng)(OER)需要高電位和強(qiáng)酸性環(huán)境，這個(gè)環(huán)境下催化劑易被嚴(yán)重腐蝕，從而影響后續(xù)反應(yīng)的進(jìn)行。
而針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，最近海南大學(xué)給出了一個(gè)解決方案。據(jù)悉，海南大學(xué)海洋科學(xué)與工程學(xué)院科研人員采用成本低且易于規(guī)?；a(chǎn)的合成技術(shù)，制備出超細(xì)銥釕納米線(xiàn)材料。這種材料以納米線(xiàn)結(jié)構(gòu)自身優(yōu)良的導(dǎo)電性能為基礎(chǔ)，通過(guò)摻雜釕(Ru)改變銥(Ir)的電子結(jié)構(gòu)，降低催化劑的反應(yīng)能壘，提高在酸性環(huán)境下的OER性能。
而在實(shí)驗(yàn)中，這種材料更獲得了非常不錯(cuò)的成績(jī)，在大電流密度下穩(wěn)定運(yùn)行500小時(shí)以上，性能已經(jīng)超過(guò)了商用IrO2和Pt/C催化劑。隨著研究的深入和技術(shù)的不斷進(jìn)步，相信這一成果將在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用和推廣。
本文參考資料來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)
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