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復旦大學，最新Nature Sustainability！
來源： 時間：2024-04-01 14:44:02 瀏覽：1905次

第一作者：Qirui Liang

通訊作者：孔彪研究員

通訊單位：復旦大學

DOI: https://doi.org/10.1038/s41893-024-01317-7.



研究背景



氫氣（H2）生產嚴重依賴化石燃料，導致大量溫室氣體的排放，并對可持續性發展構成挑戰。其中，電催化水分解具有生產靈活、環境友好和生產高純度H2的能力，是一種很有前途的制氫技術。然而，該技術的耗電量仍然很高，大部分電力供應依賴于廣泛燃燒化石燃料的火力發電。在可再生能源中，滲透能是一種可再生能源，其輸出具有可預測性和穩定性，同時不產生廢棄物或CO2排放，并且獨立于天氣條件運行。海水和淡水界面的滲透能估計為0.8 kWh m-3，全球總滲透能可達30太瓦。因此，滲透能是一種理想的可再生制氫能源。基于此，復旦大學孔彪研究員等人報道了利用海水和淡水之間的滲透能直接產生H2，該研究為利用可再生資源制氫提供了一條可行的途徑。



文章要點



1、在本文中，作者設計了一種由高性能離子交換膜和電催化電極串聯而成的滲透動力制氫裝置。滲透動力港口位于河口發電，而制氫放置在堿性電解質中，實現連續高效的制氫。需注意，該設備消除了對笨重的儲電單元的需求，簡化了通過滲透能生產氫氣的過程，同時確保了安全性和穩定性。

2、當暴露在海水/淡水梯度下時，單離子交換膜通過滲透能量收集在室溫下的峰值輸出功率為28.3 W m-2，超過工業基準（5 W m-2）近6倍。在50 mV過電位下，電催化電極的質量活性為1.24 A mg-1Pd，是市面上同類產品的51倍。經過測試的微型集成裝置證實，在最佳實驗室條件下，它能夠以超過300 l m-2 h-1的速率持續產氫超過12天。本工作為利用可再生滲透能源生產H2開辟了一條新途徑，并可能為碳中和的未來做出貢獻。



圖文展示



圖1.滲透發電一體化裝置的超級組裝

圖2.雜化膜和電極的表征

圖3.雜化膜的離子傳輸和滲透能轉換

圖4.混合電極和集成器件的性能

圖5.離子傳輸機制、Pd原子組裝的調節和集成器件的運行

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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字，很多小語種，有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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