傳統(tǒng)電解水電解槽需要使用昂貴的膜電極和動(dòng)力學(xué)緩慢的OER電極反應(yīng)，這導(dǎo)致綠氫的制備價(jià)格非常昂貴，甚至比灰氫的成本更高。
有鑒于此，阿德萊德大學(xué)喬世璋教授、鄭堯等報(bào)道開發(fā)了創(chuàng)新型高效率的無膜電解水器件，克服了電解槽的這些缺點(diǎn)。
這種開發(fā)的電解水體系通過CuxO催化劑，進(jìn)行熱力學(xué)更有優(yōu)勢(shì)的尿素氧化反應(yīng)生成N2，替代OER反應(yīng)。這避免H2和O2混合爆炸的危險(xiǎn)，而且能夠避免使用膜結(jié)構(gòu)材料。這種無膜電催化體系實(shí)現(xiàn)了迄今為止各種報(bào)道結(jié)果中最高的H2法拉第效率。
（2）
通過原位光譜表征說明CuxO催化劑具有新型N2Hy中間體的尿素氧化反應(yīng)機(jī)理，因此具有獨(dú)特的N2選擇性和對(duì)OER反應(yīng)的惰性。更加重要的是，開發(fā)了工業(yè)量級(jí)的無膜電解水器件，耗電量減少至3.78 kWh Nm-3，這個(gè)能耗明顯的低于商業(yè)堿性電解水（AWE）器件的5.17 kWh Nm-3。通過技術(shù)-經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果表明，這種無膜設(shè)計(jì)的電解水器件導(dǎo)致制氫的成本降至US$1.81 kg-1，成本比灰氫更低，這個(gè)成本達(dá)到了歐委會(huì)和美國(guó)能源部設(shè)定的目標(biāo)（US$2.00-2.50 kg-1）。
參考文獻(xiàn)
xintong gao, pengtang wang, xiaogang sun, mietek Jaroniec, yao zheng, Shizhang Qiao, Membrane-Free Water Electrolysis for Hydrogen Generation with Low Cost, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202417987
