2019年2月28日
EPFL化学家们产生了一个新的铁镍氧化物催化剂水分裂。水分裂产生氢燃料的反应。
图片来源:欧洲
新催化剂表现出相当高的氧发生反应的一部分活动相比,传统的镍氧化物催化剂。目前的研究已经被报道ACS中央科学亚博老虎机网登录。
可以使用太阳能和风能等可再生能源发电。电力可以随后被用来分解水,产生氢气作为燃料为有前途的能源设备,例如,燃料电池。因为氢气是一种清洁燃料,全球科学家正在大量的努力创建裂解的催化剂,这是至关重要的能源效率的反应。
氧气的主要重点是所谓的进化反应(OER),这是有争议的光解水制氢研究中最困难的过程。经过几年的研究中,氧化镍是目前公认的OER的催化剂在碱性条件下,由于其高活动和地球上充足的成分,还因为它具有最高的活动在所有金属氧化物/反应点。
将近三年前,实验室的相关人员Xile胡锦涛EPFL发现另一种催化剂,比镍氧化物更活跃,尽管它类似的成分。然而,它很结实,容易产生,用于工业应用。
方歌,为首的发现是一个博士后在胡的人已经加入了上海交通大学教师在中国。胡、歌曲、和他们的同事Elitsa Petkucheva承认其技术的前景和申请国际专利申请。此外,他们收到资金从欧洲研究委员会测试催化剂的概念验证项目。催化剂是权力有效的电解槽证明可以操作在工业条件下使用少200 mV时电压。团队目前正在寻找工业合作伙伴转让技术。
然而,关于化学新催化剂也是不寻常的。
我们没有一个线索催化剂会如此活跃的原因。
Xile胡锦涛,后续
所以,他的研究小组寻求的帮助克Corminboeuf EPFL组。Corminboeuf连同她的博士后迈克尔•布希和支持NCCR奇迹(计算中心设计和发现新奇的材料),使用密度泛函理论(DFT)计算,寻找可能的理论解释。亚博网站下载DFT计算,量子力学的方法,模型,探讨了结构多体的系统,如分子和原子。
结果很激烈:新催化剂的高活动起源于一个共同行动的两个分离的组件铁和镍的氧化物,它克服了早期发现缺陷的传统金属氧化物的反应发生在本地只在单一金属网站。他们把它称为“双官能团的机制。”
尽管DFT-derived机制理论,它提供了指导实验研究活动和属性的催化剂在同步加速器Benedikt Lassalle-Kaiser苏蕾在法国。使用x光吸收光谱(xa),研究了证据的两个分离的铁和镍氧化物催化剂。然而,由于催化剂可以通过组成和结构变化的催化,结果是基本研究催化剂与xa“操作”。
执行此,科学家们建立一个长期合作项目与团队在国立台湾大学陈郝教授明。在详细operando xa研究中,陈和他的研究生,Chia-Shuo Hsu)发现了一个独特的催化剂的结构:它是由发光的γ-FeOOH共价连着一个γ-NiOOH支持使其成为铁镍氧化物催化剂,有别于标准的氧化镍。虽然它不是一个直接证据,这个结构是按照DFT-proposed双功能机制。
这是一个真正的跨学科的研究涉及许多卓有成效的合作。基本研究不仅提供洞察这个非传统的催化剂的结构和活动也导致一个发人深省的机械的假设。
Xile胡锦涛,后续
这项研究是由欧洲欧洲研究理事会,芝诺卡尔·辛德勒基金会、瑞士国家科学基金会(NCCR-MARVEL)和台湾科学技术部。亚博老虎机网登录