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重磅《Nature》:开创海水原位直接电解制氢全新路径,破解该领域半世纪难题!

重磅《Nature》:开创海水原位直接电解制氢全新路径,破解该领域半世纪难题!

  • 分类:行业动态
  • 发布时间:2022-12-01 17:20
  • 访问量:

【概要描述】

重磅《Nature》:开创海水原位直接电解制氢全新路径,破解该领域半世纪难题!

【概要描述】

  • 分类:行业动态
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11月30日,谢和平院士同他所指导的博士生团队在权威期刊《Nature》上发表题为A membrane-based seawater electrolyser for hydrogen generation(用于制氢的膜基海水电解槽)的研究论文,报道了一种用于高效制氢的直接海水电解技术,从根本上解决了副反应和腐蚀问题。该海水电解制氢系统可以在250 mA cm-2的电流密度下稳定运行长达3200 h,且性能不会发生明显衰减。该策略以类似淡水分离的方式实现高效、尺寸灵活及可扩展的直接海水电解制氢,而且不会显著增加运行成本,因此具有很高的实际应用潜力。该机制有望在同步废水处理、资源回收和一步制氢领域得到进一步应用。

原文链接:

https://doi.org/10.1038/s41586-022-05379-5

  研究内容解读  

本研究展示了一种可扩展的、无副作用且无腐蚀的海水直接裂解策略,在单个系统中实现了原位自驱动水净化和水电解。其关键技术是将自透气防水膜和SDE集成到电解槽中。由于海水和SDE之间水蒸气压力的差异,水从海水穿过膜向SDE迁移是通过液-气-液相变机制自驱动的。这种独特的水净化机制确保了100%的离子阻隔效率,膜的疏水性使其具有防污能力,微米级的气体扩散路径使其具有较高的水迁移速率。

作为该方法的一个实际演示,一个实验室规模的SES在接近100% RFE的情况下稳定运行了72小时。放大后的SES发电能力为3861h-l,在250 mA cm-2的条件下稳定运行了3200 h以上,具有5.0 kWh Nm-3 H2的低能耗,没有观察到明显的电催化剂腐蚀或膜润湿。通过应用固体吸湿SDE和过电位较低的催化剂,该策略可能适用于未来的能源密集型工业生产,并可用于废水处理和资源回收与一步H生成。我们坚信,这种基于相变的水迁移策略的进一步扩展将导致从海水或不纯水生产先进的H2的实际应用的发展。

图1 SES设计。

图2连续高效电解的原理。

图3放大图和通用性。

图4 SES的原位海水分裂和常规海水直接分裂。

——END——

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