【儀表網 研發(fā)快訊】氫氣具有熱值高、清潔、可再生等優(yōu)點。相對于以化石能源為基礎的傳統(tǒng)制氫方式，利用可再生能源(如太陽能、風能等)驅動的電化學技術，直接分解水制氫，被認為是未來通向“綠氫經濟”的最佳途徑之一。其中，直接海水電解因無需依賴淡水資源而成為理想的綠色制氫方式之一，但高成本以及海水腐蝕帶來的催化劑失活成為制約其發(fā)展的主要瓶頸。從海水分解反應的本質來說，陽極析氧反應(OER)面臨高的熱力學能壘、緩慢的動力學過程、產物O2價值低以及析氯反應所帶來的催化劑失活和法拉第效率低等問題。因此，如何降低陽極的氧化能壘并實現(xiàn)氧的綜合利用，是加速陰極析氫以及提升電解水制氫技術降本增效的關鍵。
 

　　在陽極OER過程中，往往伴隨多種活性氧物種(如*OH、*O和*OOH)產生。這些活性氧物種被認為是傳統(tǒng)熱催化有機物氧化反應中的關鍵活性成分。因此，以電解水過程中產生的活性氧為基礎，將陽極OER過程替換為重要的有機分子氧化反應，可實現(xiàn)高附加值化學品的綠色合成，并有望降低氧化過電位，提高制氫效率，從而破解電解水制氫降本增效的難題。
 

　　近日，中國科學院理化技術研究所光化學轉換與合成中心研究員陳勇團隊提出電化學重整廢棄PET塑料耦合海水制氫策略，通過設計Pd-CuCo2O4復合電催化劑，可以高選擇性的將廢棄PET重整為高附加值的乙醇酸。機理研究結果表明，增強催化劑表面OH-物種的吸附，可以提高催化活性，并可以在催化劑表面形成陰離子層來排斥氯離子，提高催化劑穩(wěn)定性。在模擬海水環(huán)境中，該體系可以在1.6A的工業(yè)電流下穩(wěn)定運行超過100小時。
 

　　相關研究成果以Energy-saving Hydrogen Production by Seawater Splitting Coupled with PET Plastic Upcycling為題，發(fā)表在《先進能源材料》(Advanced Energy Materials)上。研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院-香港大學新材料聯(lián)合實驗室基金、中國博士后科學基金等的支持。
 

電化學氧化PET耦合海水制氫示意圖