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新加坡科技研究局(A*STAR)开发了新型纳米粒子催化剂有助于分解水制氢

2017-03-23 354浏览 标签: 纳米氢气清洁能源

2017年3月22日,新加坡科技研究局(A*STAR)宣布他们开发的纳米粒子可以对分解水制备氢气这种清洁燃料提供帮助。

铂是目前最有效的制氢催化电极材料(catalytic electrode material),但是这种贵金属稀缺而又昂贵。A*STAR材料研究与工程研究所的Yee-Fun Lim及其同事开发了一种电化学催化剂,这种纳米粒子具有高度活性,廉价而稳定,可用于进行析氢反应。



图:扫面电镜(放大倍率x100,000)展示了布满了硫化钴和硫化镍催化性纳米粒子的多孔泡沫镍表面


该研究团队使用多孔泡沫镍作为其电极的主要成分,因为其可以提供非常大的比表面积以支撑活性纳米颗粒催化剂。接着他们用钴-硫脲化合物对泡沫材料进行包覆,并且加热以分解硫脲,释放出硫。硫与金属反应形成硫化钴和硫化镍纳米粒子。

在反应过程中,电帮助纳米粒子表面的金属原子从水分子中取走一个氢原子。这个氢原子随后会和另一个来自纳米粒子表面或者水分子中的氢原子结合形成氢气。

Lim的研究团队证明,改变制备纳米粒子过程中加热步骤的温度和持续时间对其组成和相对比例具有显著影响,并且经过测试发现,这决定了它们在析氢反应中的活性。长时间的加热会导致一些纳米粒子聚集在一起,同时也增加了硫化钴的比例,这显著降低了催化剂的活性。

加热到500℃仅仅维持10分钟得到的混合金属硫化物的性能最好。该产品仅需要163毫伏的电压就能引发析氢反应,只比商业铂电化学催化剂高出47毫伏。该催化剂经过三天的连续反应后未见劣化。

Lim说:“这种混合催化剂将镍和钴催化剂的良好性质结合了起来,获得了优异的性能。”

 

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