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喬世璋最新Sci. Adv.：電催化海水裂解的新興材料及技術(shù)！

來源：時間：2023-10-30 09:44:20 瀏覽：2756次

第一作者：Huanyu Jin

通訊作者：喬世璋院士、鄭堯教授

通訊單位：阿德萊德大學(xué)

DOI: 10.1126/sciadv.adi7755

研究背景

可再生能源豐富地區(qū)淡水有限導(dǎo)致了海水電解生產(chǎn)綠色氫的探索，但海水的復(fù)雜成分提出了電極腐蝕和電解槽失效等重大挑戰(zhàn)，這就對海水直接裂解的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性提出了質(zhì)疑。盡管科研人員做了大量的研究，但仍然缺乏對海水電解的全面概述和分析，包括電化學(xué)基礎(chǔ)、材料和最新的突破性技術(shù)?；诖?，澳大利亞阿德萊德大學(xué)喬世璋教授、鄭堯教授等人系統(tǒng)地研究了電催化海水分裂的最新進(jìn)展，并批判性地評估了優(yōu)化海水穩(wěn)定產(chǎn)氫裝置的障礙，證明了穩(wěn)定的材料和創(chuàng)新技術(shù)，特別是選擇性催化劑和高性能器件，是高效的海水電解的關(guān)鍵。

文章要點(diǎn)

1、在本文中，作者就開發(fā)高效的海水分解技術(shù)提供了以下幾點(diǎn)重要信息：1）開發(fā)陽極和陰極的強(qiáng)大選擇性電催化劑是可持續(xù)直接海水電解的核心；2）應(yīng)仔細(xì)考慮電解系統(tǒng)中其他組件的可行性，特別是雙極板和水循環(huán)系統(tǒng)的腐蝕；3）催化劑和成本是另一個必須解決的挑戰(zhàn)；4）直接海水分裂是一種多功能技術(shù)，有潛力解決海水淡化和管理問題；5）海水的直接電解和間接電解對電解系統(tǒng)的設(shè)計有不同的要求，也為不同的應(yīng)用產(chǎn)生不同的副產(chǎn)品。

2、本工作總結(jié)并討論了未來推進(jìn)這一新興領(lǐng)域的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性，為材料的設(shè)計和商業(yè)化提供路線圖，從而實(shí)現(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)的海水電解。

圖文展示

圖1.直接和間接海水電解

圖2.綠色氫氣生產(chǎn)的用水需求

圖3.海水直接電解的工程電催化劑

圖4.電解質(zhì)工程

圖5.耦合陽極上的高級氧化反應(yīng)

圖6. 基于傳統(tǒng)水電解槽的海水電解法

圖7.新型海水電解膜裝置

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