近日,东北大学秦皇岛分校资源与材料学院的“氢”缘双全学生科研团队,历经两年的攻坚,成功研发出一款高效、低成本的非贵金属基双功能电催化剂,为电解水制氢技术的发展提供了新的解决方案。
氢能作为一种清洁、高效的能源形式,被认为是未来能源结构转型的关键。电解水制氢技术因其环保、可持续的特性,成为制备“绿氢”的重要途径。然而,传统的电解水制氢技术依赖于贵金属催化剂,如铂(Pt)、铱(Ir)等,这些贵金属资源稀缺、价格高昂,严重限制了电解水制氢技术的大规模应用。
为解决这一难题,团队成员通过第一性原理计算,筛选出钴掺杂硫化镍作为高效催化剂,并创新性地采用“一锅法”合成工艺,大幅简化了生产流程,降低了能耗和设备成本。该催化剂通过调控晶体生长过程,形成了具有高反应活性面积的纳米囊膜包裹的纳米点簇网络结构,显著提升了催化剂的性能。
研究团队还通过第一性原理计算和实验验证,揭示了钴掺杂对硫化镍催化性能的提升机制。钴掺杂不仅提高了材料的d带中心能级,还优化了催化剂表面对吸附中间体的作用,显著降低了反应决速步的活化能,从而提升了催化活性。
团队成员们表示,该催化剂的成功研发得益于学校对创新科研的大力支持和导师的悉心指导。未来,他们将继续致力于绿色能源技术的研发,推动氢能产业的规模化应用,为实现“双碳”目标贡献力量。随着国家政策的支持和绿色能源需求的增长,氢能产业正迎来前所未有的发展机遇。东北大学秦皇岛分校的这项研究成果,不仅为电解水制氢技术的推广提供了强有力的技术支持,也为我国绿色能源革命注入了新的动力。
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