研究成果重磅发布
2月14日凌晨3时,复旦大学的研究团队,包括张波、徐一飞、段赛、徐昕等成员,共同完成的研究成果在《科学》杂志的主刊上呈现。研究论文《熟化诱导嵌入形成的超稳定析氧反应电催化剂》吸引了学术界的广泛关注。该成果为绿色氢气的生产领域带来了新的生机,同时也揭示了新的发展路径。
研究旨在提升绿色氢气的生产效能,研究团队付出了极大的努力。在此领域,催化剂的研制是一项挑战,此次成果的公布预计将推动相关产业的向前发展,为能源行业带来新的生机。
绿色氢气前景无限
绿色氢气被认为是一种高效且可持续的能源载体,对未来能源结构至关重要。它有助于减少对化石能源的依赖,并能显著减少碳排放。然而,目前绿色氢气的生产面临诸多困难,这些挑战制约了其广泛应用的可能性。
从环境保护的角度审视,绿色氢气在投入使用过程中产生的污染极小。随着能源结构转型的趋势日益明显,该能源的市场需求不断上升。只要解决生产过程中的难题,绿色氢气在未来的能源行业中有望表现出色。
PEMWE技术现状
目前,PEMWE电解水技术在绿色氢气生产领域位居技术前沿。但该技术对析氧反应(OER)催化剂存在依赖,其催化效率直接决定了电解水过程的整体能效和经济性。目前,受限于催化剂性能,该技术的推广遭遇瓶颈。
目前,PEMWE阳极在强酸性环境中,铱及其氧化物(IrOₓ)是唯一具备稳定催化性能的物质。然而,铱的价格昂贵,且在地球壳层中的含量极为有限,这一现状使得其难以满足大规模应用的需求,从而对PEMWE技术的普及产生了制约。
突破现有催化瓶颈
目前,铱基催化剂在催化活性与稳定性上未满足绿色氢能产业的标准。针对这一挑战,复旦大学的研究团队研发了一种新型的嵌入式负载型催化剂设计方案。该设计显著提升了OER反应的效率及催化性能。
该方案引入了创新的“熟化诱导嵌入技术”,此技术能够在载体生长和活性组分形成核的初期阶段进行同步调节。通过这一技术,贵金属纳米粒子得以嵌入到金属氧化物载体中,有效解决了纳米粒子溶解、脱落和聚集等问题。同时,该技术减少了贵金属的用量,并提高了整体的工作效率。
科学研究创新方法
在研究过程中,徐昕教授所率领的化学系研究团队采用了自研算法,借助精确的理论计算,保证了“麻球”的增速与表面“芝麻”增速同步,实现了表面一半露出、一半嵌入的视觉效果。这一形象的比喻揭示了其科学设计的严谨态度。
徐一飞研究员,身为高分子科学系青年研究员,运用冷冻透射电镜(CryoTEM)与冷冻电子断层扫描技术(CryoET),成功对催化剂的合成生长过程进行了直接观测。此技术手段便于对生长速度进行精确控制,进而保证了研究数据的准确性。
研究成果意义重大
研究团队对催化剂进行了长达6000小时的PEMWE工况测试。测试结果表明,熟化诱导嵌入技术成功遏制了铱颗粒的溶解、脱落和聚集现象。该技术显著提升了催化剂在长时间运行中的活性和稳定性。
研究成果的发布标志着PEMWE技术在催化剂研发方面取得了显著成就,这一成就预计将极大地促进绿色氢能产业的迅速商业化。从长远来看,绿色氢能在能源行业中的地位预计将变得更加重要。
复旦大学研究团队在能源领域的发现引起了广泛关注,您对其对行业带来的具体影响有何看法?敬请于评论区分享您的观点。同时,别忘了为本文点赞和推广。