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林熹教授团队创新,G/Ti-NiMo助力PEM电解槽效能

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可再生能源驱动水电解制氢对碳中和意义重大。然而太阳能、风能发电不稳定,冲击常规碱性水电解系统。PEM电解槽虽应对电力波动能力强,但其酸性环境要求催化剂耐腐蚀性高。铂基金属虽稳定且HER活性高,却成本高昂,因此开发耐酸且低成本的非铂基金属材料十分关键。现有的NiMo基催化剂HER活性高但不耐酸,石墨烯包覆NiMo合金及传统石墨烯改性方法,均在提升耐酸性时面临性能下降问题 。

近期,哈尔滨工业大学深圳校区林熹教授等提出创新策略,通过调控石墨烯 / 金属界面电子转移,增强石墨烯包覆 NiMo 催化剂在酸性环境下的 HER 活性与耐酸性。

利用 NiMo 与碳材料的电负性差异,引入低电负性元素 Ti 掺杂 NiMo,促进电子向石墨烯壳层转移,利于质子吸附。

团队合成 Ti 掺杂的 NiMo 合金包覆氮掺杂石墨烯(G/Ti - NiMo)材料,经实验和理论计算验证,该材料 HER 活性与商业 Pt/C 催化剂相当,耐久性卓越,在 0.5 M H₂SO₄中连续测试 120 小时性能仅降 3.8% ,组装的 PEM 电解槽达 2.0 A/cm² 电流密度所需电压低于 Pt/C 组。

该研究为 PEM 电解水制氢的抗酸非贵金属催化剂开发提供新思路 。

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回复小呆看世界:此次研究成果为全球应对气候变化提供了一个强有力的工具,体现了科学研究的社会价值
回复小呆看世界:随着这种抗酸非贵金属催化剂的发展,我们离大规模、经济可行的氢能社会又近了一步
回复小呆看世界:研究人员们的工作证明了持续投入基础研究的重要性,每一次小进步都可能是改变世界的大发现

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