印度科技學院研發低成本催化劑加速水分解產氫 供燃料電池/零排放汽車等使用
發布時間:2019-06-18 18:23:10
關鍵詞:燃料電池
圖1

  (圖片來源:印度科技學院)

  據外媒報道,印度科技學院(IISc)的研究人員研發出一種低成本的催化劑,能夠加速水的分解,從而加速產生氫氣,是邁向大規模制氫的重要一步。

  產氫廣泛采用的一種方法是利用電將水分解,氫氣是燃料電池、電池盒零排放汽車所需的清潔能源。在電解水的過程中,會產生兩個主要反應之一,稱為析氧反應(Oxygen Evolution Reaction),該反應非常慢,大大限制了整個水分解過程的效率。研究人員都專注于研發更好的催化劑,即能夠保持中性的同時又可加速反應的材料。目前,最有效的催化劑是由釕和鉑等貴金屬制成的,既昂貴又稀有。

  印度科技學院團隊將鈷氧化物與鈉磷酸鹽相結合,研發出一種低成本的催化劑。印度科技學院材料研究中心(MRC)的博士生Ritambhara Gond表示,與目前最先進的RuO2(二氧化釕)催化劑相比,新材料成本低了200多倍,而且反應速度也更快。而且該材料可促進金屬空氣電池、燃料電池和電動汽車等設備的大規模應用。

  水在催化劑的作用下,用電進行分解時,氫原子會從一個電極(負極)接收電子形成氫氣,而正極則析出氧氣(析氧反應)。研究成員主要集中加速后者的反應,鉑或釕等金屬制成的催化劑在析氧反應時浪費的能源最少,因而效率最高,而且反應速度更快。但是,由于成本高,非常稀缺,阻礙了此種催化劑的大規模應用。

  為了研發低成本的替代品,印度科技學院團隊采用了偏磷酸鹽,此種鹽層被用于儲能應用,但是未被用于催化應用。研究人員將偏磷酸鈉與氧化鈷放在一個無氧爐中與氬氣一起焙燒,形成了一塊部分被燒焦的碳“薄片”,上面鋪滿了由偏磷酸鈉構成的氧化鈷晶體。

  Gond表示:“偏磷酸鹽形成了一個強大的框架,將鈷氧化物保持得完好無損,在催化反應后,顯示出較高的穩定性。”從而可讓催化劑在多個催化周期內保持活性,達到長久的耐用性。此外,碳床也提高了催化劑的導電性,因而提高了效率。

  研究人員發現,與其他催化劑相比,他們所研發的催化劑的擴散流密度(即反應能夠多快發生)甚至比二氧化釕催化劑還要高,顯示出了更強的催化活性。Gond表示:“我們現在正計劃在金屬空氣電池盒水分解裝置中測試此種催化劑。”


稿件來源: 電池中國網
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