澳大利亞Rose Amal 院士課題組Adv. Energy Mater.: FeCoNi羥基氫氧化物原子層實現高效可逆全解水電解池

背景介紹：

可再生能源驅動的電解水制氫技術有望取代傳統的能源利用方式（如石油煉化）成為未來社會賴以發展的新能源轉化技術。在可再生電力（如光伏）驅動的電解水制氫過程中，間歇性的可再生清潔能源能夠以氫能的方式進行高效的存儲與利用。然而，大規模電解水制氫技術的推廣受制于其陰陽極反應速率的遲緩與低效，以及電極材料可靠性、持久性差等缺點。再者，可再生電力資源的間歇性（如晝夜交替對光伏發電的影響）導致了電解水過程不可控中斷的可能性，而由此帶來的電極穩定性問題也困擾著電解水制氫技術的實際運用與發展。研發能夠耐受復雜操作環境（如頻繁變換電極極性）的電解池及高效率的反應電極成為了解決上述問題的關鍵。

成果簡介：

近期，澳大利亞新南威爾士大學Rose Amal院士及盧迅宇高級研究員（共同通訊）聯合報道了他們將鐵鈷鎳的超薄羥基氫氧化物納米片作為陰陽極雙功能電催化劑來進行高效率的全解水制氫反應的研究。該工作中，富缺陷的FeCoNi超薄納米復合物展現出了極高的表觀電催化活性及質量活性，能夠在較小的過電位下分別實現水的氧化（產氧）與還原（產氫）。特別地，受益于FeCoNi超薄羥基氫氧化物的獨特化學性質，該催化劑的電催化性能能夠在產氫與產氧過程間進行自由的切換，使得負載了該型催化劑的電極材料對由間歇性供電導致的表面極化過程有著很好的耐受性，并對復雜操作條件（反復交替變換的電極極性）展現出了很好的適應性。此外，該研究最終組裝了一個電極極性可逆的高效全解水電解池以克服傳統可再生電力驅動的電解池所面臨的電極穩定性問題，在電解水制氫研究領域邁出了關鍵的一步。研究成果以“A Fully Reversible Water Electrolyzer Cell Made Up from FeCoNi (Oxy)hydroxide Atomic Layers”為題目發表在Advanced Energy Materials上。

圖文解讀：

圖一、FeCoNi超薄納米片的生長過程

圖二、材料形貌表征與物理化學特性

圖三、FeCoNi超薄納米片在堿性條件下的電催化活性

圖四、負載有FeCoNi超薄納米片的碳布電極在反復變換電極極性的測試條件下的表現

文獻鏈接：

A Fully Reversible Water Electrolyzer Cell Made Up from FeCoNi (Oxy)hydroxide Atomic Layers (DOI: 10.1002/aenm.201901312)

課題組簡介：

Particles and Catalysis Research Group是由澳大利亞科學院首位女性院士Rose Amal卓越教授帶領的一支專注于解決催化及能源問題的科研團隊。

團隊網址：http://www.pcrg.unsw.edu.au/

Rose Amal教授是澳洲最具影響力的科學家之一，她被評為澳洲最有影響力的一百位工程師，并于2018年榮獲澳洲最高榮譽（女王生日勛章，Queen’s Birthday Honours）以表彰其對澳洲科研領域做出的巨大貢獻。此外，Rose Amal教授還在海外（如中國、美國、孟加拉及德國等）建立了諸多良好的科研合作關系，為解決世界各地科研人員所共同面對的能源及環境問題貢獻了一份力。近年來，其領導的科研團隊在Energy and Environmental Science, Advanced Materials, Journal of American Chemical Society和Nature communications等知名期刊上發表了多篇具有代表性的工作。

個人網站：https://en.wikipedia.org/wiki/Rose_Amal

本文由澳大利亞新南威爾士大學Rose Amal院士團隊供稿。

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