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纳米多孔金属间化合物可用于提高氢气产量

在所有已知物质中,据说氢气具有 120 MJ/kg 的最高能量密度,大约是汽油或柴油的三倍,这意味着它可以在可持续能源平台中发挥关键作用。

液态金属脱合金的原理和自组织过程。 在前体合金 (AB) 中,成孔金属 (A) 和牺牲成分 (B) 在与熔池 (C) 混合时应分别具有正和负焓。 随着组分 B 选择性地溶解到 C 熔体中,剩余的组分 A 自组织成多孔结构。 图片来源:©Takeshi Wada 和 Ruirui Song。

然而,为了通过简单的水分解有效地产生氢气,需要高性能的催化剂。

目前,东北大学和约翰霍普金斯大学的一个合作团队已经创造出纳米多孔钼基金属间化合物,可以提高氢气的产生。

由非贵重过渡金属制成的纳米级金属间化合物具有成为制氢经济和强效催化剂的潜力。 然而,创造具有足够活性位点和足够电催化活性的整体金属间化合物仍然是研究人员面临的挑战。

我们的研究在解决这个问题方面发挥了关键作用。 专注于设计和工程,我们利用先进的脱合金技术来构建金属间化合物的结构。

Hidemi Kato 教授,研究共同作者,东北大学材料研究所

液态金属脱合金是一种加工方法,它利用合金成分在熔融金属浴中的混溶性差异来腐蚀指定的成分,同时保留其他成分。 它有助于自组织成三维(3D)多孔结构。

此外,它允许在纳米尺度上控制 μ-Fe 的孔径76 和 μ-Co76,对于其他金属/合金,当在等效温度下发生粗化时,它们大多处于微米级。

然后,合作团队检查了新型纳米多孔金属间化合物的电催化性能。 它展示了作为大电流应用的商业 HER 催化剂的应用潜力。

他们的研究结果已于 9 月 2 日报道nd2022 年, 第 自然通讯.

除加藤外,该团队还包括同样来自东北大学材料研究所的宋睿睿博士、东北大学跨学科前沿研究所(FRIS)的助理教授韩久辉和约翰霍普金斯大学的陈明伟教授。

展望未来,该团队预计通过研究基本金属间相的中心机制,使用液态金属脱合金来制造更多的整体纳米多孔金属间化合物。

期刊参考:

宋,R., 等人. (2022) 用于电化学制氢的高温液态金属脱合金的超细纳米多孔金属间化合物催化剂。 自然通讯. doi.org/10.1038/s41467-022-32768-1。

来源:http://www.tohoku.ac.jp/en

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