石墨烯或使可再生能源离人类更近
来源:末日废墟 | 0评论 | 671查看 | 2018-04-28 16:55:56    
       石墨烯可能会将可再生能源的未来引入更近一步。一种新型电极可以在酸性条件下完成析氢反应,使得该技术既便宜又有效。这一过程得益于一种智能石墨烯。

  在绿色经济中,电解水生氢对能量储存至关重要。然而,最大的障碍之一是贵金属电极的高昂成本。廉价的非贵族金属虽然可以工作,但主要是在碱性条件下,而且反应电力短缺;更有效的酸相反应需要像铂这样稀有的金属金属。更糟糕的是,酸性电解质具有腐蚀性,并会侵蚀掉核心金属。

  现在,研究人员发现“多孔”石墨烯可以解决这个问题。他们使用氮掺杂石墨烯薄片封装镍-钼电极合金。至关重要的是,石墨烯被打满了纳米大小的孔,就像一个过滤器。在研究中,他们表明,在酸性条件下,新型析氢反应体系使用常规非多孔石墨烯的性能明显优于电极。

  在电极中使用石墨烯并不是什么新东西——这种柔韧的导电碳片是包裹在核心金属上的理想材料。然而,在保护金属免受腐蚀的同时,石墨烯也抑制了它的化学活性。在新系统中,最重要的孔以两种方式促进了反应,而完整的石墨烯部分保护了金属。

  研究报告的合著者凯龙虎表示:“我们通过用二氧化硅纳米粒子装饰镍-钼表面来创造孔洞,然后,当我们沉积石墨烯层时,在纳米粒子的位置留下了空隙,事实上,这不仅仅是空隙-它们被称为”边缘“的化学活性脊环所环绕,从技术上讲,这些条纹是结构缺陷,但它们驱动电极的化学。“

  与普通的石墨烯相比,条纹更加亲水。这在酸性溶液中吸引水合氢离子,它在两种析氢反应机制中起着至关重要的作用。条纹也很适合吸附单个的氢原子,这为其他重要的析氢工艺提供了额外的表面积。结果,氢气的产生与传统但昂贵的铂-碳电极一样有效。于此同时,石墨烯的无孔部分延迟了金属催化剂溶解在酸中。

  “这是一个用于氢析出电极的多功能新概念,我们的目标是最小化所需反应电压,因此,它不仅仅只限于一种特定的催化剂,我们通过优化孔的尺寸和数量,专门针对镍-钼调整了多孔石墨烯层,令人印象深刻的是催化剂在酸性条件下依旧稳定,尽管存在漏洞,未来,多孔石墨烯定制各种金属,从而全面推广清洁能源。”
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