室溫下一步、快速組裝即可實現(xiàn)低成本高效率

據(jù)休斯頓大學德克薩斯超導中心主任任志峰領(lǐng)導的研究小組稱，一種析氧催化劑在室溫下只需幾分鐘就能生長，并能有效地從海水中生
產(chǎn)清潔飲用水和氫氣。

海水約占地球上水資源的96%，使其成為一種可以滿足世界對清潔飲用水和無碳能源日益增長的需求的誘人的資源。科學家們已經(jīng)具備了將海水淡化并將其分離以生產(chǎn)氫氣的技術(shù)能力，而氫氣是清潔能源的需求。

但是，現(xiàn)有方法需要在高溫下長時間地進行多個步驟，以便生產(chǎn)具有所需效率的催化劑。這需要大量的能源，并增加了成本。

休斯頓大學的研究人員報道稱，一種析氧催化劑，在室溫下，在市售泡沫鎳上生長只需幾分鐘。與先前報道的析氫反應催化劑配合使用，可以實現(xiàn)低電壓下工業(yè)所需的海水整體分離電流密度。這項工作在《能源與環(huán)境科學》上發(fā)表的一篇論文中進行了描述。

德州超導中心主任，該論文的作者任志峰表示，快速、低成本的生產(chǎn)對商業(yè)化至關(guān)重要。

“任何發(fā)現(xiàn)、任何技術(shù)進展，無論技術(shù)水平如何，最終成本都將發(fā)揮最重要的作用，如果成本過高，將無法推向市場。我們找到了一種降低成本的方法，因此商業(yè)化將更容易，同時更容易被客戶接受。”

任的研究小組及其他研究人員此前曾報道過一種以鎳-鐵-(氧）氫氧化物作為分解海水的催化劑，但生產(chǎn)這種材料需要在300攝氏度至600攝氏度或在高達1100華氏度的溫度下進行漫長的過程。但由于其能源成本高，無法用于商業(yè)化用途，高溫降低了泡沫鎳的結(jié)構(gòu)和機械完整性，使其長期穩(wěn)定性成為一個問題。

為了解決成本和穩(wěn)定性問題，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種在泡沫上使用鎳鐵氫氧化物的方法，在泡沫中摻入少量硫，可以在室溫下五分鐘內(nèi)產(chǎn)生有效的催化劑。在室溫下工作既降低了成本，又提高了機械穩(wěn)定性。

研究團隊表示：“為提高氫經(jīng)濟性，必須開發(fā)經(jīng)濟有效且簡便的方法來合成用于高性能海水電解的NiFe基（氧）氫氧化物催化劑。”在這項工作中，研究人員開發(fā)了一種一步表面工程方法，在室溫下，在1至5分鐘內(nèi)，由商品鎳泡沫制備高度多孔的自支撐硫摻雜鎳/鐵(氧）氫氧化物催化劑。