在稳定的光伏电解海水系统中,具有持久活性催化剂的17.73%的太阳能到效率

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学
• 可再生能源可再生能源是可再生能源.

背景情况:

• 有效的太阳能转化为 (STH) 需要具有抗电压偏振和海水腐蚀等恶劣条件的催化剂.
• 开发稳定和活跃的电催化剂对于经济可行的绿色生产至关重要.

研究的目的:

• 开发一种持久活跃的催化剂,以有效地将太阳能转化为海水中的.
• 研究一种新型的NiCr层双氧化物 (LDH) 催化剂的机制,在缺陷部位精确锁定了 (Ru).
• 为了证明这种催化剂在离子交换膜水电解系统 (AEM-WE) 和光伏电解海水系统中的性能.

主要方法:

• 合成NiCr层双氧化物 (NiCr-LDH) 催化剂,在缺陷格子部位锁定低负载Ru (Ru_lds).
• 用离子交换膜水电解 (AEM-WE) 进行海水电解中的Ru_ldsNiCr-LDH催化剂的电化学表征.
• 制造和测试一个光伏电解海水系统,集成Ru_ldsNiCr-LDH催化剂.
• 阐明了水界分离-氧化过程的动态进化机制.

主要成果:

• Ru_ldsNiCr-LDH催化剂表现出高度暴露的Ni-O-Ru单元和由于Cr位电子平衡和碳酸离子对离子的排斥而增强的耐用性.
• 在Ru_ldsNiCr-LDH‖Ru_ldsNiCr-LDH电解仪证明了超稳定的海水电解在1000mA cm^-2.
• 光伏电解海水系统实现了17.73%的STH效率,光伏到 (PVTH) 效率为72.37%.
• 确定了水界面动态行为与Ru_ldsNiCr-LDH催化剂的催化动力学和活性之间的相关性.

结论:

• 开发的Ru_ldsNiCr-LDH催化剂为海水电解提供了耐用和高效的解决方案,这对于STH转化至关重要.
• 这项工作代表了在经济上可扩展的绿色生产方面取得的重大进展.
• 了解水的动态界面行为为设计下一代水分裂催化剂提供了洞察力.