光解水制氢研究廉价催化剂呈现珍贵的同行

分解水产生氢气是一种可再生能源的未来愿景。但最好的催化剂是由最稀有、昂贵金属和廉价、丰富的金属催化剂不能减少它在酸性环境中,来自分裂水。但添加简单的碳糊polyoxometalate包含地球上充足的金属创造了第一的催化剂不仅可以生存的严酷的酸性条件水分裂,但昂贵的同行一样好。¹

研究人员目前正在努力开发催化剂,然后把水分解成氧气和质子。最快的、最稳定和节能水氧化催化剂包含氧化铱。但由于铱是地球上最稀缺的元素之一,它永远也不会做出大贡献清洁能源发电。

有水氧化催化剂由地球上充足的元素,如钴、镍和锰。但最活跃的钴和镍基催化剂溶解在低pH值,酸性条件下自然生成期间水氧化制氢是最简单和最快的地方。今年早些时候,Daniel Nocera在麻省理工学院,美国,报道耐酸作用混合锰钴氧化物电影。²和研究人员继续寻找合适的催化剂稳定性、丰富和活动在低pH值。

现在领导的一个团队J R Galan-Mascaros化学研究所,在西班牙加泰罗尼亚,看来cobalt-containing杂多酸(Co-POM)耐酸作用对水氧化催化剂。该阴离子催化剂包含一块珍贵的钴氧化物绑定到无机phospho-tungstate配体。研究人员沉淀Co-POM钡盐,然后混合固体材料与碳糊电极形式。

接下来,研究人员研究了硫酸Co-POM电极的电化学性能。Co-POM电极是更多的能源效率比电极由氧化铱或钴氧化物与碳混合粘贴。Co-POM电极消耗额外的189 mv的潜在启动水氧化反应的电流密度1 ma /厘米²,与379年相比mv铱oxide-containing oxide-containing钴电极的电极和221 mv。

氧化钴催化剂通常溶解在这些反应条件,但碳糊——导电黑碳和碳氢化合物的混合物脂粘结剂——企稳。使用疏水性粘合剂稳定的想法可能会扩大到其他水氧化催化剂,催化剂Galan-Mascaros说。但他指出,他们需要找到另一个活页夹来提高电极的机械稳定性,因为碳片粘贴到解决方案。

”的组合cobalt-containing polyoxometalate和碳糊看起来像一个有希望的新发展,”说加里Brudvig耶鲁大学研究水氧化催化剂。自从cobalt-containing酸盐分解成氧化钴,他想知道什么是催化地活跃的物种在这个材料。描述精确的原子结构催化剂的表面是一个持续的挑战,Brudvig笔记。