【期刊】跨尺度能源转换材料:探索碱性氧进化反应

学术   2024-10-13 00:01   安徽  





研 究 背 景



随着全球气候变化的加剧,寻找可持续的能源转换方式变得尤为迫切。在众多候选技术中,电解水制氢因其高效性和清洁性而备受关注。然而,电解过程中的氧进化反应(OER)效率不高,限制了整个系统的能源转换效率。近期,一项来自德国的研究团队在碱性氧进化反应材料领域取得了显著进展。


成 果 介 绍



德国杜伊斯堡-埃森大学Blaž Toplak&德国波鸿鲁尔大学Ulf‐Peter Apfel等人提出了一种从基础研究到应用就绪的高效电催化剂转化流程。他们以La0.8Sr0.2CoO3作为催化剂,通过可扩展的喷雾-火焰合成法成功合成,并与基准材料NiFe2O4进行了性能比较。该文以“Determining materials for energy conversion across scales: The alkaline oxygen evolution reaction”为题发表在Carbon Energy上。


研 究 亮 点



1.跨尺度研究:研究覆盖了从实验室规模到工业应用的多个层面。

2.高效催化剂:La0.8Sr0.2CoO3表现出比传统NiFe2O4更优异的电催化性能。

3.可扩展合成法:采用喷雾-火焰合成法,为工业规模生产提供了可能。

4.全面评估:通过多种电化学测试手段,全面评估了材料的性能。


图 文 解 析



FIGURE 1: XRD图谱展示了合成的La0.8Sr0.2CoO3样品与商业NiFe2O4样品的晶体结构。La0.8Sr0.2CoO3显示出单一的六角相,与LaCoO2.937钙钛矿结构相匹配。

FIGURE 2: TEM图像揭示了La0.8Sr0.2CoO3样品主要由准球形的初级纳米粒子组成,具有清晰的边缘和高结晶度。

FIGURE 3: 透射图显示了La0.8Sr0.2CoO3纳米粒子在不同溶剂中的分散稳定性,乙醇/水混合溶剂展现了最佳的稳定性。

FIGURE 4: RDE测试结果表明,La0.8Sr0.2CoO3在碱性OER中的表现显著优于NiFe2O4

FIGURE 5: SEM和AFM图像显示了喷涂在镍基底上的La0.8Sr0.2CoO3和NiFe2O4的表面形貌和粗糙度。

FIGURE 6: SDC测试揭示了La0.8Sr0.2CoO3和NiFe2O4在实际基底上的催化涂层的均匀性和活性。

FIGURE 7: 压缩电池测试显示La0.8Sr0.2CoO3在OER中的活性优于NiFe2O4

FIGURE 8: 流动池测试进一步证实了La0.8Sr0.2CoO3的优越性能。

FIGURE 9: 长期稳定性测试表明La0.8Sr0.2CoO3基材料在碱性水电解中的稳定性。

FIGURE 10: XPS分析表明La0.8Sr0.2CoO3在电解前后的化学组成变化不大,显示出良好的稳定性。

FIGURE 11: XPS分析揭示了NiFe2O4在电解后的表面化学状态变化。

FIGURE 12: 图表总结了La0.8Sr0.2CoO3和NiFe2O4在经过电解后的XPS分析结果。


研 究 小 结



该研究不仅开发了一种高效的碱性氧进化反应催化剂,还建立了一套从实验室到工业应用的材料评估流程。La0.8Sr0.2CoO3的发现为提高电解水制氢的效率和降低成本提供了新的可能性。随着进一步的研究和优化,这些材料有望在未来的能源转换技术中发挥重要作用。




相关论文信息

论文原文在线发表于Carbon Energy,点击“阅读原文”查看论文。


论文标题:

Determining materials for energy conversion across scales: The alkaline oxygen evolution reaction


文章研究方向:

电催化— —氢析出(HER)


论文网址:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cey2.608


DOI: 10.1002/cey2.608



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