Производство электролитического водорода с использованием возобновляемых источников энергии считается экологически безопасным средством решения глобальных климатических и энергетических проблем. В журнале Angewandte Chemie исследовательская группа представила новый и недорогой материал для электродов, который может обеспечить высокоэффективное и энергосберегающее производство водорода: пористые фосфорированные наносферы CoNi 2 S 4 в виде желточной оболочки.
Обе половинные реакции электролиза воды - выделение водорода и кислорода - к сожалению, протекают медленно и требуют большого количества энергии. Каталитически эффективные электроды, особенно на основе драгоценных металлов, могут ускорять электрохимические процессы и повышать их энергоэффективность. Однако их широкомасштабному использованию препятствуют высокая стоимость, ограниченное количество и низкая стабильность. Альтернативы, основанные на большом количестве недорогих металлов, обычно не работают удовлетворительно для обеих половинных реакций.
Группа под руководством Шуян Гао (Хэнаньский педагогический университет, Китай) и Сюн Вэнь (Дэвид) Лу (Наньянский технологический университет, Сингапур) разработала новый недорогой многофункциональный электродный материал на основе кобальта (Co) и никеля (Ni) для эффективное электрокаталитическое производство водорода. Для изготовления материала наносферы из кобальт-никель-глицерата подвергаются комбинированному гидротермальному сульфидированию и газофазной фосфоризации. При этом образуются объекты, называемые наночастицами желточной оболочки из легированного фосфором сульфида кобальта-никеля (P-CoNi 2 S 4). Это крошечные сферы с компактным ядром и пористой оболочкой с промежутком между ними - очень похоже на яйцо, желток которого окружен яичным белком и поэтому не касается скорлупы.
Легирование фосфором увеличивает долю Ni 3+ по сравнению с Ni 2+ в полых частицах и обеспечивает более быстрый перенос заряда, в результате чего электрокаталитические реакции протекают быстрее. Материал может использоваться как анод или как катод, и демонстрирует высокую активность и стабильность в производстве водорода и кислорода при электролизе воды.
Чтобы снизить общее напряжение электролизной ячейки, также исследуются концепции гибридного электролиза. Например, вместо того, чтобы быть связанным с производством кислорода, производство водорода могло бы быть связано с окислением мочевины, которое требует значительно меньше энергии. Источники мочевины могут включать потоки отходов промышленного синтеза, а также бытовые сточные воды. Новые наночастицы также очень полезны для этой полуреакции.
Электролиз воды и мочевины требует сравнительно низкого напряжения ячейки (1,544 В или 1,402 В, соответственно, при 10 мА см -2 в течение 100 часов). Это делает новые биметаллические частицы желточной оболочки превосходящими большинство известных электрокатализаторов на основе сульфида никеля и даже драгоценных металлов. Они представляют собой перспективный подход для электрохимического производства водорода, а также для очистки сточных вод, содержащих мочевину, пишет ScienceDaily.
Написать комментарий
Энергию для электролиза откуда возьмут?