海水制氢,重启蓝色能源的传说

海水制氢:重启蓝色能源的传说

※ 2019高考化学复习3月专题汇总※ 2019届高考化学第二轮复习全面指导※
2019届高考化学二轮复习专题汇总-3月※ 2020届高考化学一轮复习专题汇总-3月※
2018-2019学年高中化学下学期开学学习指导※
2019届高三下学期第一次月考化学试题汇总

电解水,将水分解成氢和氧,是一个简单而历史悠久的想法。现有电解水的技术大都基于纯水,而超过95%的地球水资源——海水少有关注。

电解水,将水分解成氢和氧,是一个简单而历史悠久的想法。现有电解水的技术大都基于纯水,而超过95%的地球水资源——海水少有关注。

近日,北京化工大学、美国斯坦福大学等合作在美国《国家科学院院刊》上发表题为“太阳能驱动的、持续稳定的海水分解制氢”的研究论文,展示了一种通过微纳结构化电极电解海水制氢的新方法,并且在工业电解电流密度下具有长达上千小时的稳定性。

近日,北京化工大学、美国斯坦福大学等合作在美国《国家科学院院刊》上发表题为“太阳能驱动的、持续稳定的海水分解制氢”的研究论文,展示了一种通过微纳结构化电极电解海水制氢的新方法,并且在工业电解电流密度下具有长达上千小时的稳定性。

“这种新型电催化剂不仅解决了海水电解制氢的工程化问题,也提示了未来从海水中同时制备氢气、氧气、盐的可能性。”该论文第一作者、北京化工大学化工能源有效利用国家重点实验室、北京软物质科学与工程高精尖创新中心副教授邝允告诉《中国科学报》。

“这种新型电催化剂不仅解决了海水电解制氢的工程化问题,也提示了未来从海水中同时制备氢气、氧气、盐的可能性。”该论文第一作者、北京化工大学化工能源有效利用国家重点实验室、北京软物质科学与工程高精尖创新中心副教授邝允告诉《中国科学报》。

海水之困

海水之困

氢是地球上已知的能量密度最高的物质,燃烧不排放二氧化碳,能够缓解全球变暖问题,是未来清洁能源的解决方案之一。

氢是地球上已知的能量密度最高的物质,燃烧不排放二氧化碳,能够缓解全球变暖问题,是未来清洁能源的解决方案之一。

电解水制氢是一种规模化制氢的潜在方案:一个电源连接到放置在水中的两个电极上。当电源接通时,氢气从阴极中冒出,可呼吸的氧气从阳极冒出。从理论上讲,这一方法为城市和汽车提供了动力。但目前,电解氢需将海水制备成高纯度的水,生产成本很高。

美高美游戏中心mgm365,电解水制氢是一种规模化制氢的潜在方案:一个电源连接到放置在水中的两个电极上。当电源接通时,氢气从阴极中冒出,可呼吸的氧气从阳极冒出。从理论上讲,这一方法为城市和汽车提供了动力。但目前,电解氢需将海水制备成高纯度的水,生产成本很高。

“全球需要如此多的氢,所以不可能使用纯净水,”斯坦福大学化学系教授、美国国家科学院院士、该论文作者之一戴宏杰表示,“加利福尼亚州几乎没有足够的水来满足目前的需求。”

“全球需要如此多的氢,所以不可能使用纯净水,”斯坦福大学化学系教授、美国国家科学院院士、该论文作者之一戴宏杰表示,“加利福尼亚州几乎没有足够的水来满足目前的需求。”

用丰富的海水资源制备氢无疑能解决这一难题。但电解过程中,海水中的氯离子易与金属集流体发生作用而将金属溶出,导致腐蚀的发生,限制系统的寿命。根据斯坦福大学化学系研究生、论文作者之一Michael
J.
Kenney的说法,普通阳极只能在海水中工作12小时左右。“然后整个电极都碎裂了。”

用丰富的海水资源制备氢无疑能解决这一难题。但电解过程中,海水中的氯离子易与金属集流体发生作用而将金属溶出,导致腐蚀的发生,限制系统的寿命。根据斯坦福大学化学系研究生、论文作者之一MichaelJ.Kenney的说法,普通阳极只能在海水中工作12小时左右。“然后整个电极都碎裂了。”

“这主要是因为海水中的氯化钠会导致阳极严重的析氯副反应和电极腐蚀,科研界一直希望探索通过调控电解系统和电极结构来避免氯气在阳极生成的新方法。”邝允说。

“这主要是因为海水中的氯化钠会导致阳极严重的析氯副反应和电极腐蚀,科研界一直希望探索通过调控电解系统和电极结构来避免氯气在阳极生成的新方法。”邝允说。

为电极加上保护层

为电极加上保护层

研究人员发现,将海水的pH值调至碱性时,可以抑制氯离子的氧化,使得氧气更易在阳极产生。邝允介绍,在碱性条件下,镍铁氢氧化物是目前性能较高且最稳定的析出氧气的催化剂。“选择镍铁氢氧化物作为电催化剂,或许可以同时提高电极的选择性和稳定性。”

研究人员发现,将海水的pH值调至碱性时,可以抑制氯离子的氧化,使得氧气更易在阳极产生。邝允介绍,在碱性条件下,镍铁氢氧化物是目前性能较高且最稳定的析出氧气的催化剂。“选择镍铁氢氧化物作为电催化剂,或许可以同时提高电极的选择性和稳定性。”

相关文章