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Energy Environ. Sci.：華中師大余穎課題組在大電流電解海水制氫方面取得重要進展
來源：華中師范大學 2022-09-20
導讀：近日，華中師范大學物理科學與技術學院余穎教授課題組與吉林大學李莉萍教授、中國地質大學（武漢）余家國教授合作，在大電流電解海水制氫方面取得重要進展，相關成果以“Rapid self-reconstruction of Fe-modified Ni hydroxysulfide for efficient and stable large-current-density water/seawater oxidation”為題發表在國際能源與環境領域頂級期刊Energy & Environmental Science上。該工作是余穎教授繼之前電解水/海水領域取得重要研究成果（Energy & Environmental Science 2017, 10: 1820（ESI熱點和高被引論文）；Nature Communications 2019, 10: 5106（ESI熱點和高被引論文））基礎上的又一重要進展。論文第一作者為物理科學與技術學院博士生黃楚強。
合理設計快速自重構并能在商業所需大電流密度下穩定運行的高效OER電催化劑是提高電解水制氫效率的關鍵，但充滿挑戰。為此，該團隊研究人員開發了簡單的兩步氧化策略，在泡沫鎳上原位生長鐵修飾的羥基硫化鎳(Fe-NiSOH)納米片陣列，實現了高效穩定的大電流密度水/海水氧化。通過系統的研究表明，Fe-NiSOH中的S原位析出加速了電極的自重構過程，并促進生成了高活性的Ni4+，從而促發晶格氧機理。此外，得益于Fe-NiSOH電極優異的物理化學性質，在堿性水中分別只需要207、240和268 mV的過電位就可以提供10、100和500 mA cm-2的電流密度，而且能夠在商用電流密度（500 mA cm-2）下穩定工作1100小時。更重要的是，它還具有良好的海水氧化活性和優異的抗海水腐蝕能力，在500 mA cm-2穩定運行超過了900小時，具有很好的應用前景。這項研究為構建快速自重構、高效穩定的電解水/海水催化劑提供了一種新的思路，也為電解海水的工業化應用提供了性能優異的催化劑。該研究得到國家自然科學基金、中央高校基本業務費、華中師范大學優秀博士學位論文培育項目的資助。參考資料：http://physics.ccnu.edu.cn/info/1080/5226.htm
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