近日，華東理工大學材料科學與工程學院清潔能源材料與器件團隊在生物質氧化耦合低能耗電解水制氫領域取得新進展，相關研究發表于《化學》。
利用可再生電力驅動的電解水制氫，是助力我國“雙碳”目標實現的理想途徑之一。電解水產氫與替代陽極產氧反應的生物質氧化反應進行耦合，可以構建低能耗的制氫系統，同時生產高附加值的化學品。
研究團隊開發了一種新型非晶態類金屬NiCoBx材料，用于5-羥甲基糠醛（HMF）電氧化反應（HMFOR）時，可在相對較低的電位下選擇性氧化HMF的性能。在HMFOR過程中，當NiCoBx結構演化形成活性相時，含有醛基官能團的反應物HMF會優先吸附在催化劑材料表面，加速金屬位點的電子轉移及脫氫過程，從而促進HMFOR活性相的原位生成。
進一步地，研究團隊將HMFOR和產氫反應耦合，構建了低能耗的耦合制氫系統（HMFOR//HER）。該點解系統以NiCoBx為陽極，能夠同時生產FDCA和氫氣，僅需1.62伏的全電池電壓便能實現400毫安/平方厘米的工業級電流密度制氫，且能夠連續運行100小時以上。使用該耦系統替代傳統堿性電解槽，每生產1立方米氫氣可以節省約1.03千瓦時的電力輸入。
反應物誘導活化電催化劑機制示意圖 圖片來源于《化學》
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.chempr.2024.03.005
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