新型硫化镍纳米线可以提高水分离技术的效率

最近,已成为可再生能源的范式转变，以应对与环境退化和化石燃料下降有关的疑虑。为了减少全球碳足迹，一系列替代的绿色能源，如风，太阳能，潮热，水热量等，一直吸引了大量兴趣。

但这些能源生成技术构成的主要挑战是它们都是间歇性的，并且不连续使用。

我们不能在晚上使用太阳能，不能在不刮风的时候使用风能。但我们可以以其他形式储存所产生的电力，并在需要时加以利用。这就是劈水技术如何跨越鸿沟，并成为一种非常有前景的储能技术．

Masayuki Yagi，新泻大学工学院/科学技术研究生院材料科学与技术系教授亚博网站下载亚博老虎机网登录

Yagi教授在材料科学与技术部进行储能材料和技术的研究亚博网站下载亚博老虎机网登录新泻大学．

水分解是一种可行的能源储存解决方案，可能会推动世界向氢燃料经济发展。

水的分解过程，也称为人工光合作用，传统上使用电通过电化学壳层中的两个半反应来分裂水分子。水氧化发生在可呼吸的氧气排放的阳极，而析氢反应发生在产生氢燃料的阴极。

尽管水是一个包含三个原子的简单分子，但它的解离过程是相当激烈和具有挑战性的。

反应的进展受到初始能量的影响，科学称为过势。到目前为止，在阴极处阳极和氢进化触发氧气进化所需的过电位或初始能量较高。亚博网站下载这种强烈的初始能量增加了反应的总成本，因此对其商业利用产生负面影响。

这是阳极的一个主要问题，因为氧演化反应涉及到四个电子的转移，与阴极反应相比，这需要更高的初始能量。

来自新泻大学的Yagi教授的研究团队与山形大学的研究合作者正在探索电催化水分解，并解决主要缺点。他们成功地开发了一种高效的水分离过程，使用镍基纳米化合物作为阳极。这项研究以科学论文的形式发表在《美国科学院院刊》上能源与环境科学亚博老虎机网登录200月20日^th，2021。

Yagi教授的研究团队指出，基于硫化镍纳米线的阳极支持减少氧气进化反应所需的初始能量。

我们已经制作了阳极使用一个独特的图案的硫化镍纳米线填充到碳氮鞘。碳氮鞘防止NiSx棒的核心区域转化为它们的氧化物，从而保护它们免受进一步降解。在硫化镍纳米线的表面，由于与电解液的接触，形成了一层薄薄的氧化膜，促进了析氧反应．

Masayuki Yagi，新泻大学工学院/科学技术研究生院材料科学与技术系教授亚博网站下载亚博老虎机网登录

在电化学测量和先进的显微镜技术的帮助下，研究人员观察到制造的阳极支持初始能量的降低，从而加速了氧气进化反应中的四电子转移过程。Yagi教授的研究团队所做的发现具有提高电化学细胞的长期稳定性和性能的巨大潜力。

该研究是提高水分裂技术效率的重要里程碑。

这一结果是电催化水分裂系统的突破，无疑可以在不久的将来实现碳化人类社会。

Masayuki Yagi，新泻大学工学院/科学技术研究生院材料科学与技术系教授亚博网站下载亚博老虎机网登录

期刊引用:

Zahran，Z. N.等人。（2021）通过填充到氮化碳骨架中的硫化镍纳米线具有前所未有的低过电位的电催化水分。能源与环境科学。亚博老虎机网登录doi.org/10.1039/d1ee005099J．

来源：https://www.niigata-u.ac.jp/