Vätgasenergi anses vara en lovande lösning med hög energitäthet och noll utsläpp av föroreningar. För närvarande härrör väte huvudsakligen från fossila bränslen, vilket ökar energiförbrukningen och utsläppen av växthusgaser, vilket hindrar ansträngningarna att uppnå koldioxidneutralitetsmål.
Elektrokemisk vattenklyvning med förnybar energi är en miljömässigt hållbar metod för väteproduktion. För att förbättra väteproduktionens effektivitet och minska energiförbrukningen är det nödvändigt att hitta effektiva katalysatorer för väteutvecklingsreaktion (HER).
Platina (Pt) gruppmetaller används ofta som HER-katalysatorer på grund av deras utmärkta naturliga aktivitet. Men bristen på och de höga kostnaderna för dessa resurser gör att de begränsade den utbredda tillämpningen. Att öka användningen av metallatomer för att utveckla låglastande Pt-katalysatorer är avgörande. Nyligen har burna katalysatorer ansetts vara ett effektivt tillvägagångssätt för att minimera mängden ädelmetallbelastning och bibehålla sin utmärkta aktivitet.
MXene-material – med sin skiktade nanostruktur, höga ledningsförmåga, goda hydrofilicitet och rika ytkemiska egenskaper – har hittat breda tillämpningar inom katalys.
En forskargrupp med Kai-Ling Zhou, Yang Yang, Yuhong Jin och Hao Wang från Beijing University of Technology och Institute of Deep-Sea Science and Engineering, Chinese Academy of Sciences, har tillverkat små och högt spridda PtCo-bimetallkatalysatorer på MXene (PtCo/MXene) med en steg-för-steg-reduktionsmetod. De har studerat HER-elektrokatalytiska aktiviteten av PtCo/MXene i ett surt medium.
Forskningen är publicerad i tidskriften Frontiers in Energy .
Teamet fann att introduktionen av Co-arter förändrade den elektroniska strukturen för den aktiva platsen och främjade den katalytiska prestandan hos Pt-ädelmetall i HER. PtCo/MXene-katalysatorn uppvisar en överlägsen HER-aktivitet med en låg överpotential på 60 och 152 mV vid strömtätheter på -10 och -100 mA/cm 2 , respektive, och utmärkt hållbarhet i 0,5 mol/L H2 SO4 medium.
PtCo/MXene-katalysatorn har en betydande specifik yta och minimal laddningsöverföringsimpedans. DFT-beräkningen visar att PtCo-bimetall kan främja desorptionen av H* och främja HER-processen i ett surt medium.
Detta arbete ger ett värdefullt perspektiv för att introducera låglastade ädelmetaller på MXene och garantera dess aktivitet och stabilitet.
Mer information: Guangxun Chen et al, MXene stödde PtCo bimetallisk katalysator för väteutveckling under sura förhållanden, Frontiers in Energy (2024). DOI:10.1007/s11708-024-0925-9
Tillhandahålls av Higher Education Press
