Vätgas är allmänt erkänt som en lovande ren energikälla, främst på grund av dess höga energitäthet och frånvaron av koldioxidutsläpp under dess användning. Denna egenskap gör väte till en idealisk kandidat för att möta den växande energiefterfrågan och mildra miljöpåverkan i samband med överdriven användning av icke-förnybara fossila bränslen under de senaste decennierna.
För att utnyttja förnybar energi från källor som sol-, vind- och tidvattenkraft, innebär en övertygande strategi omvandlingen av denna flyktiga energi till väte. Detta tillvägagångssätt hjälper inte bara till att möta gapet med energiefterfrågan utan bidrar också till det mänskliga samhällets övergripande hållbarhet.
För närvarande anses övergripande vattenspaltning (OWS) vara en gångbar metod för väteproduktion. OWS, som drivs av förnybar energi, underlättar genereringen av väte genom väteutvecklingsreaktionen (HER) på katoden.
Faradic-effektiviteten för väteproduktion hindras dock av den anodiska syreutvecklingsreaktionen (OER), som kännetecknas av trög kinetik och hög termodynamisk potential.
Följaktligen finns det ett stort behov av utveckling av avancerade elektrokatalysatorer för OER eller andra oxidationsreaktioner med snabb kinetik och låga termodynamiska potentialer.
Ett alternativt tillvägagångssätt för att få dragkraft är total hydrazinsplittring (OHzS) för väteproduktion, som utnyttjar den anodiska hydrazinoxidationsreaktionen (HzOR). HzOR uppvisar färre elektroner och snabbare kinetik jämfört med OER, vilket gör det till en lovande väg. Ändå kvarstår en betydande utmaning i syntesen av bifunktionella elektrokatalysatorer för både HER och HzOR med låga överpotentialer.
Nyligen introducerade ett forskarlag i Kina en ny lösning i form av en tvådimensionell multifunktionell skiktad dubbelhydroxid härledd från en metallorganisk ramverksprekursor. Detta material stöds av nanoporöst guld, vilket ger hög porositet. Studien publiceras i tidskriften Frontiers of Chemical Science and Engineering .
Anmärkningsvärt nog visar denna elektrokatalysator dubbla tilltalande aktiviteter för både HER och HzOR. Rent praktiskt uppvisar OHzS-cellen överlägsen prestanda och kräver endast en cellspänning på 0,984 V för att leverera 10 mA∙cm -2 , en anmärkningsvärd förbättring jämfört med OWS-systemet (1.849 V).
Dessutom uppvisar elektrolyscellen anmärkningsvärd stabilitet och arbetar kontinuerligt i mer än 130 timmar. Detta innovativa tillvägagångssätt förbättrar inte bara effektiviteten i väteproduktionen utan lovar också en mer hållbar och renare energiframtid.
Mer information: Yongji Qin et al, Multifunktionella skiktade dubbla hydroxider stödda av nanoporöst guld mot övergripande hydrazinklyvning, Frontiers of Chemical Science and Engineering (2023). DOI:10.1007/s11705-023-2373-1
Tillhandahålls av Frontiers Journals
