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海水电解制氢
材料人测试客服小陈     2021-09-29 微信扫码分享 登录后可收藏  
应用场景:
海上可再生能源
关键性能:
NiFe-LDH/NF阳极在模拟海水和真实海水中400 mA cm-2电流下的稳定时长分别为1000小时和500小时
产品介绍:

中国科学院宁波材料技术与工程研究所氢能材料与应用系统技术实验室针对海水电解中阳极易受电解液腐蚀的关键科学问题,通过对电解液的调控,将海水电解制氢稳定性提升了5倍。研究发现在电解液中加入硫酸盐可以有效延缓氯离子对阳极的腐蚀,提升海水电解制氢过程中阳极的稳定时长。研究人员以泡沫镍作为阳极,用不同盐浓度的电解液进行测试,观察到硫酸根的加入可以有效提高其耐腐蚀性,延长其在海水电解中的稳定时长。通过对腐蚀电位、电流、电阻的分析,该研究确认了硫酸根在防氯腐蚀方面的优势。在此基础上,理论模拟和原位红外、原位拉曼实验均证明,在反应电位下,硫酸根作为强酸阴离子可以优先吸附在阳极表面形成负电荷层,进而通过静电斥力排斥氯离子远离阳极表面,从而达到了延缓氯离子腐蚀阳极的效果。进一步,以常规催化剂电极-镍铁水滑石阵列(NiFe-LDH/NF)作为阳极进行海水电解制氢反应,发现硫酸根依然能大幅度提升其稳定性。在添加硫酸根的电解质中,NiFe-LDH/NF阳极在模拟海水和真实海水中400 mA cm-2电流下的稳定时长分别为1000小时和500小时,是其在未添加硫酸根的传统电解质中稳定时长的近6倍。

研究团队为解决海水电解制氢过程中氯离子对阳极的腐蚀问题提供了一种普适性的新策略,通过在电解液中添加硫酸根,扰乱电极表面的离子吸附量,使硫酸根优先吸附在阳极表面,形成排斥氯离子的负电荷层,达到排斥氯离子及延缓氯离子对阳极腐蚀的效果。该工作以The Critical Role of Additive Sulfate for Stable Alkaline Seawater Oxidation on Ni-based Electrode为题发表在Angewandte Chemie International Edition上。


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