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高效的水制氫技術
來源:氫分子產業網 發表時間:2018-7-1 14:25:02 閱讀:3255
據國外網站報道:科學家一直困惑為什么在酸性環境中比堿性條件下更容易從水中制氫。Marc Koper教授在3月20日出版的《自然能源》(Nature Energy)雜志上提出了自己的解釋:催化劑表面的電場在堿性環境中較大。
更高效地制氫
Marc Koper教授是催化劑和表面化學領域的專家,并致力于可持續發展能源方向的研究,如氫氣燃料。Koper教授認為氫氣是一種清潔能源,但目前無法以同樣清潔的手段實現大批量制氫。借助電場理論,我們可以調整現有的系統,讓制氫變得更為高效。
最昂貴的金屬
為了通過電化學途徑將水轉化為氫氣和氧氣,陰陽兩電極是不可或缺的。對于產生氫氣的陰極而言,至少在酸性環境下鉑是最佳的催化劑。對于產生氧氣的陽極而言,銥是最佳的催化劑。而這些是地球上最昂貴的金屬。
廉價的鎳
在堿性條件下可以使用鎳代替貴金屬銥,這將很大程度上節約成本。然而,與酸性環境相比,堿性環境下氫氣的產生更為困難。為實現制氫目的,陰極側需要更高的電壓,進而造成整個過程的效率低下。
粒子在電場中的遷移
Marc Koper教授及其團隊猜測電場強度會影響電化學反應的速率。Koper教授并對此做出了解釋:相同的給定電壓條件,鉑電極在酸性環境的電場弱于堿性環境。在酸性環境的弱電場中,帶電粒子(如氫氧根和質子)很容易移動。在堿性環境中,當帶電粒子需要通過的時候,強電場會使這些粒子“凍結”。對于這些粒子,他們難以移動到鉑電極表面。
在西班牙的測試
我們該如何測量電極附近表面電場的強度?西班牙阿利坎特大學開發了一套特殊的測試方法,這套測試方法與Koper教授的模型相契合。今后,他們將會測試模型是否適用于其他非鉑催化劑。”
新的參數
這一研究給Koper教授新的啟發以改進水制氫氣的系統。Koper教授認為在本研究之前,我們只專注于催化劑與氫氣的結合能。而現在我們發現電場的強度也起著關鍵的作用。Koper教授及其團隊將進一步進行相關實驗,如改變溶液的組成。
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