|
|
|
| 中國海洋大學(xué)在海水電解制氫研究方向取得新進(jìn)展 |
| http://www.rumandrelaxation.com 2025年7月12日 來源：華禹教育網(wǎng) |
|
近日，中國海洋大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院孟祥超教授課題組在海水電解制氫研究方向取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果以“Direct
Natural Seawater Electrolysis through a Photoinduced
Asymmetric Electric Field”（光誘導(dǎo)不對稱電場促進(jìn)天然海水直接電解）為題，發(fā)表在國際頂尖期刊Journal of the American Chemical Society（《美國化學(xué)會志》）。
氫能作為一種零碳、高熱值的清潔能源，在全球能源轉(zhuǎn)型和應(yīng)對氣候變化方面扮演重要角色。由于海水資源占地球水儲量的96.5%，因此天然海水直接電解是獲取綠氫的理想途徑。然而，其工業(yè)化進(jìn)程受到陰極沉淀附著和水解離動力學(xué)緩慢的限制，需要合理的策略來破壞界面氫鍵網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)有效的OH⁻擴(kuò)散通道和界面水分子構(gòu)型的重新調(diào)整。
本研究提出了一種基于光誘導(dǎo)不對稱電場（PAEF）來調(diào)控界面水分子構(gòu)型的有效策略。首先，PAEF在光照條件下能夠動態(tài)調(diào)整界面水氫鍵網(wǎng)絡(luò)，形成OH⁻擴(kuò)散通道并促進(jìn)水分子的重新排布。進(jìn)而促使OH⁻向海水中的快速擴(kuò)散；同時，通過增加的水合鈉離子能夠?qū)⒔缑嫠肿又匦抡{(diào)整為H-down構(gòu)型，進(jìn)而縮短H與活性位點(diǎn)間的間距，降低水解離的動力學(xué)能壘。最終，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，所制備的光響應(yīng)催化劑體系在AM 1.5G光照下表現(xiàn)出優(yōu)異的天然海水析氫性能（299 mV@100 mA cm-2）。同時，基于PAEF效應(yīng)的催化體系表現(xiàn)出優(yōu)異的抗沉淀能力，能夠在連續(xù)運(yùn)行100小時（100 mA cm-2）后活性衰減< 5%。此外，本工作進(jìn)一步設(shè)計構(gòu)建了一種光輔助不對稱電解槽（陰極室為天然海水，陽極室為NaOH溶液），在2.35V（60°C）下即可達(dá)到0.5 A cm-2的電流密度。同時，將電催化系統(tǒng)與太陽能電池模塊集成后，在波動光照條件下仍能保持良好兼容性及高STH轉(zhuǎn)換效率（>10%）。該工作為天然海水電解提供了一條有效的新路徑。
PAEF反應(yīng)機(jī)制與綠氫生產(chǎn)系統(tǒng)集成研究
中國海洋大學(xué)為該研究成果的第一完成單位，孟祥超教授為唯一/獨(dú)立通訊作者，文章第一作者是化學(xué)化工學(xué)院2023級海洋化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)博士生趙展。研究工作得到了人社部留學(xué)回國高層次人才資助項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金、青島市自然科學(xué)基金自由探索項(xiàng)目以及學(xué)校優(yōu)秀青年科學(xué)基金培育計劃等項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的大力支持。
通訊員：趙展
文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c05372（點(diǎn)擊查看）
孟祥超教授課題組成員合影
|
 關(guān)于中國海洋大學(xué)更多的相關(guān)文章請點(diǎn)擊查看 |
|
| 特別說明：由于各方面情況的不斷調(diào)整與變化，華禹教育網(wǎng)（www.rumandrelaxation.com）所提供的信息為非商業(yè)性的教育和科研之目的，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容的真實(shí)性，僅供參考，相關(guān)信息敬請以權(quán)威部門公布的正式信息為準(zhǔn)。 |
|
|
|
| |