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利用太陽(yáng)能模塊和風(fēng)力渦輪機(jī)的能量，水可以通過(guò)電解分解成其組成成分氫和氧，而不會(huì)產(chǎn)生任何危險(xiǎn)的排放。由于可再生能源的可獲得性在生產(chǎn)綠色能源(即二氧化碳中性、氫)時(shí)是不同的，因此了解催化劑在高負(fù)載和動(dòng)態(tài)條件下的行為非常重要。
“在高電流下，陽(yáng)極上可以觀察到強(qiáng)烈的氧泡演化，這加劇了測(cè)量。到目前為止，它已經(jīng)不可能獲得可靠的測(cè)量信號(hào)，”該研究的第一作者、KIT化學(xué)技術(shù)和聚合物化學(xué)研究所(ITCP)的Steffen Czioska博士說(shuō)。通過(guò)結(jié)合各種技術(shù)，研究人員現(xiàn)在已經(jīng)成功地從根本上研究了動(dòng)態(tài)操作條件下的氧化銥催化劑的表面。
Czioska說(shuō):“我們第一次在原子水平上研究了催化劑的行為，盡管有很強(qiáng)的氣泡演化。”美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)(ACS)認(rèn)為KIT的出版對(duì)國(guó)際社會(huì)的重要性很高，并推薦它為ACS編輯的選擇。
在催化方面，來(lái)自KIT的ITCP、催化研究與技術(shù)研究所和應(yīng)用材料研究所的電化學(xué)技術(shù)小組的研究人員將x射線吸收光譜與其他分析方法結(jié)合在原子水平上進(jìn)行高度精確的修飾研究。Czioska說(shuō):“在反應(yīng)過(guò)程中，我們觀察到了催化劑表面的常規(guī)過(guò)程，因?yàn)樗械牟灰?guī)則現(xiàn)象都被過(guò)濾掉了，就像在夜間公路上低速拍攝一樣，我們還研究了動(dòng)態(tài)過(guò)程?！薄拔覀兊难芯拷沂玖伺c動(dòng)態(tài)負(fù)載下高電壓下催化劑的穩(wěn)定有關(guān)的非常意外的結(jié)構(gòu)變化，”化學(xué)家補(bǔ)充道。氧化銥溶解被還原，材料保持穩(wěn)定。
研究結(jié)果將有助于更好和更有效的催化劑
Czioska指出，了解催化劑表面的過(guò)程為進(jìn)一步研究高電勢(shì)下的催化劑鋪平了道路，并將有助于開(kāi)發(fā)更好、更高效的催化劑，以滿足能源轉(zhuǎn)型的需要。這項(xiàng)研究是由德國(guó)研究基金會(huì)資助的“Dynakat”優(yōu)先項(xiàng)目的一部分。來(lái)自德國(guó)各地30多個(gè)研究小組的合作由ITCP的Jan-Dierk Grunwaldt教授協(xié)調(diào)。
綠色氫被認(rèn)為是一種環(huán)境兼容的化學(xué)儲(chǔ)能材料，因此是鋼鐵和化學(xué)工業(yè)脫碳的重要元素。根據(jù)聯(lián)邦政府在2020年通過(guò)的國(guó)家氫戰(zhàn)略，可靠、負(fù)擔(dān)得起和可持續(xù)的氫生產(chǎn)將是其未來(lái)使用的基礎(chǔ)。
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