Syreutvecklingsreaktion (OER) och syrereduktionsreaktion (ORR) kan betraktas som två troféer för effektivt utnyttjande av vätenergi. Dock, i sur OER, hög applicerad potential behövdes och katalysatorns stabilitet är mycket dålig, vilket resulterade i den långsamma kinetiken. Med Ru -katalysator, processen accelereras avsevärt. Upphovsman:CUI Jie
Vätebränsle är rent, förnybar och med hög effektivitet. Vattenelektrolys är ett idealiskt sätt att producera väte, men det kräver aktiva och stabila katalysatorer som gör denna process mer effektiv och billigare. Utan lämpliga katalysatorer, Att förvandla vatten till bränsle verkar bara för bra för att vara sant.
Lyckligtvis, en nyligen genomförd studie för denna dröm närmare. Professor Wu Yuens team från University of Science and Technology of China (USTC) har framgångsrikt förberett ett slags Ruthenium single atom legeringskatalysator, vilket i hög grad påskyndar processen för vatteneletrolys med lägre överpotential (220 mV).
Gruppen framställde framgångsrikt en enda atom Rutenium (Ru) katalysator genom ytdefektteknik för att fånga upp och stabilisera enstaka atomer. Ru -katalysatorn med en atom ger en 90 mV lägre överpotential för att nå en strömtäthet på 10 mA/cm 2 , och en storleksordning med en längre livslängd än kommersiell RuO 2 .
I den här studien, forskare konstruerade en serie legeringsstödda Ru1 med olika PtCu-legeringar genom sekventiell syraetsning och elektrokemisk urlakning. De hittade också ett vulkanförhållande mellan syreutvecklingsreaktionsaktivitet (OER) aktivitet och gitterkonstanten hos PtCu -legeringarna. Densitetsfunktionella teoriundersökningar avslöjar att Pt-skin-skalets kompressionsstam konstruerar Ru1:s elektroniska struktur, möjliggör optimerad bindning av syrearter och bättre motståndskraft mot överoxidation och upplösning.
Ru dispergerades atomiskt i metallstöd. I sur elektrolytmiljö, vattenmolekyler adsorberades på den aktiva platsen Ru -atom under den applicerade potentialen, och sedan förstärker en atom Ru -katalysator sur vattenelektrolys som producerar syre via OOH -mekanism. (Lila, blå, röda och vita bollar representerar Ru, Pt, O- och H -atomer, .) Kredit:WU Yuen
Jämfört med Iridium-baserade system, som har bättre upplösningsmotstånd, Ru-baserade har mer rikliga reserver och har utvärderats vara en mer aktiv OER-katalysator på grund av dess lägre överpotential.
Denna forskning gör väteproduktion genom vattenelektrolys enklare och mer effektiv, och tillåter människor att se vätgas stora potential som en alternativ ny energi i framtiden.
Ändå, tills nu, stabilitetsproblemet med katalysatorn har inte lösts helt. "Det finns fortfarande många undersökningar kvar för att ytterligare förbättra reaktionssystemet och vi kommer att fortsätta utforma experiment och försöka hitta det bästa sättet att öka aktiviteten och stabiliteten hos katalysatorer." sa Ph.D. YAO.
