近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員鄧德會(huì)團(tuán)隊(duì)與青島理工大學(xué)副教授關(guān)靜的合作研究取得新進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)將鎧甲催化劑制備成電極，構(gòu)建了高效穩(wěn)定的電解水解耦裝置，為電力削峰填谷策略提供了新思路。
解耦電解水是一種有潛力的削峰填谷策略，可以將用電低谷期的過剩電力轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，在用電高峰期將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為氫氣。這一策略可以緩解電力生產(chǎn)與消耗之間存在的時(shí)空不平衡問題，對(duì)實(shí)現(xiàn)電能的高效利用具有重要意義。但目前，構(gòu)建高效、大容量的解耦裝置仍存在挑戰(zhàn)。
研究中，團(tuán)隊(duì)提出以石墨烯封裝鈷鎳顆粒的鎧甲催化劑為電極，多硫化物離子為氧化還原介質(zhì)構(gòu)建電解水解耦裝置。此裝置在用電低谷期將過剩電力儲(chǔ)存為還原態(tài)多硫化物離子的化學(xué)能，在用電高峰期氧化多硫化物離子，實(shí)現(xiàn)氫氣的低能耗制備。在恒電流測(cè)試中，該產(chǎn)氫解耦裝置的總電位僅為0.82伏特，相較于直接全解水，該裝置可節(jié)約高峰期產(chǎn)氫用電60.2%。在鎧甲催化劑的高效催化下，解耦裝置在大電流密度下持續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氫500小時(shí)，展現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性和較高的產(chǎn)氫能力。
理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)，鎧甲催化劑的優(yōu)異活性源于金屬內(nèi)核和石墨烯殼層上的氮原子對(duì)石墨烯殼層電子結(jié)構(gòu)的協(xié)同調(diào)變，從而促進(jìn)了多硫化物在石墨表面上的高效還原。該研究為電網(wǎng)系統(tǒng)的削峰填谷提供了新的思路，有望應(yīng)用于智能電網(wǎng)的構(gòu)建。(記者 郝曉明)
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