中國儲能網(wǎng)訊：西班牙研究人員開發(fā)一種微波制氫的方法
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技術領域：氫氣制取
開發(fā)單位：西班牙巴倫西亞理工大學、西班牙國家研究委員會 Serra J M
文章名稱：J. M. Serra, J. M. Catalá-Civera, et al. Hydrogen production via microwave-induced water splitting at low temperature. Nature Energy, 2020.
技術突破：提出了基于固體材料的微波還原現(xiàn)象從水中產(chǎn)生非接觸式氫氣的方法，為氫氣生產(chǎn)和催化反應的非侵入性帶電以及氣體分離和固態(tài)儲能提供了新的、更簡單和高能效的途徑。
應用價值：可用于氫氣制取、儲存能源、生產(chǎn)合成燃料和綠色化工產(chǎn)品等方面。
水和綠色能源通過太陽能熱化學或光催化裂解水和電解水制氫已經(jīng)成為一種可持續(xù)的替代方案。水的氧化還原活化通常是通過很高的溫度加熱或電偶方法來實現(xiàn)這種非自發(fā)的平衡限制反應，即具有較大的初始正吉布斯自由能變化。
瓦倫西亞理工大學研究人員提出了基于固體材料的微波還原現(xiàn)象從水中產(chǎn)生非接觸式氫氣的方法。具體工作步驟為：在第一步中，微波與晶體氧化物相互作用，導致電導率瞬間上升，并伴隨著材料的還原（脫氧）。這種電磁驅動的還原機制意味著電子轉移與固態(tài)氧離子擴散和分子氧的表面釋放耦合，從而導致非平衡的高能態(tài)；第二步中，通過與活化物質的自發(fā)反應分解水，這導致材料直接形成氫氣和富氧。這項多用途的技術為氫氣生產(chǎn)和催化反應的非侵入性帶電以及氣體分離和固態(tài)儲能提供了新的、更簡單和高能效的途徑。（來源：納米人；INESA 陳仕卿 整理）
圖1 微波誘導的氧化還原循環(huán)示意圖
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技術領域：氫氣制取
開發(fā)單位：北京大學 齊利民
技術突破：合成得到的(Ru-Co)Ox催化劑具有優(yōu)異的HER活性，在10 mA
cm–2電流密度下的過電位僅為44.1 mV且具有較小的Tafel斜率（23.5 mV dec–1）；它同時具有出色的OER活性，在10 mA cm–2電流密度下的過電位僅為171.2 mV。
文章名稱：Wang C , Qi L . Heterostructured Inter‐Doped Ruthenium–Cobalt Oxide Hollow Nanosheet Arrays for Highly Efficient Overall Water Splitting. Angewandte Chemie International Edition, 2020.
應用價值：為高效的電化學能量轉換開辟了新的納米結構陣列。
電化學分解水被認為是一項最有希望應用于大規(guī)模產(chǎn)氫的技術，但它需要研發(fā)高效的電催化劑，以應對由陰極氫析出反應（HER）和陽極氧析出反應（OER）的緩慢動力學引起的高過電勢。
北京大學齊利民課題組利用金屬有機框架（MOF）納米陣列作為模板，通過原位轉化制備得到具有獨特結構的釕-鈷氧化物（(Ru-Co)Ox）中空納米片陣列（圖2），并將其作為雙功能催化劑應用于高效的堿性全電解水。通過溫和的離子交換結合低溫空氣中退火的方法，將生長在碳布上的Co MOF納米片陣列轉化為異質結構且互相摻雜的(Ru-Co)Ox中空納米片陣列。合成得到的(Ru-Co)Ox催化劑具有優(yōu)異的HER活性，在10 mA cm–2電流密度下的過電位僅為44.1 mV且具有較小的Tafel斜率（23.5 mV dec–1）；它同時具有出色的OER活性，在10 mA cm–2電流密度下的過電位僅為171.2 mV。應用于高效的堿性全電解水時，中空(Ru-Co)Ox納米片陣列在10 mA cm–2電流密度下僅需要1.488 V的槽電壓。這項工作為設計合成可應用于高效電化學能量轉換的具有理想組成和結構的納米陣列開辟了一條新的途徑。(來源：北京大學；INESA 陳仕卿 整理）
圖2 在碳布上制造中空(Ru-Co)Ox納米片陣列的過程示意圖
