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新型电催化剂为廉价氢燃料带来希望
2022年06月06日    阅读量:     新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

有几种方法可以在不向地球大气层排放碳的情况下生产氢燃料。一种是用电将水分解成氢和氧。

这种方法称为电解,需要一种催化剂来加速氢燃料电池内发生的化学反应。

通常,这种电催化剂是铂,铂是一种稀有金属,通常比黄金贵,这使得生产过程比传统的可再生能源和化石燃料成本更高。

最近,科学家们一直在研究一种低成本的替代品二硫化钼,它是一种用于摩托车发动机润滑油和其他产品的二维化合物。虽然前景看好,但其效率远不及铂金。

四月份,布法罗大学领导的一项研究发表在《npj 2D材料与应用》杂志上,这项研究可能会改变这种状况。

其研究结果表明,当二硫化钼富含两种额外的材料(一类称为MXenes和碳纳米管的无机化合物)时,有可能取代铂作为电催化剂,从而在燃料电池电动汽车、电力生产和其他应用中更广泛地采用氢。

“这是一个令人兴奋的发展,”该研究的主要作者、材料设计与创新系助理教授费尧博士说,该系是UB工程与应用科学学院及其文理学院的共同努力。“氢作为一种清洁燃料来源具有巨大潜力。但要实现这一目标,我们必须降低其生产成本。这是朝着这一目标迈出的一步。”

在这项研究中,研究人员描述了一种称为溶剂热合成的一步化学反应,他们将碳化钛(MXene)和碳纳米管添加到二硫化钼中。

研究表明,所得到的三元结构对活性中心暴露、表面积增大和电导率具有协同效应鈥攁所有提高催化剂性能的关键因素。

“碳化钛是一种出色的导电主链,碳纳米管在二维二硫化钼之间形成了一种交联。这三者的结合创造了一种优雅的结构,明显提高了二硫化钼作为电催化剂的性能,”该研究的联合首席作者、UB电气工程系助理教授李华敏博士说。

此外,碳化钛与二硫化钼的结合有助于防止碳化钛氧化,并降低2D层重新堆叠的可能性鈥攃促进催化稳定性的特性。

结果表明,与其他二硫化钼基电催化剂相比,该三元结构显示出显著的催化性能改善。

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