近日，华东理工大学材料科学与工程学院清洁能源材料与器件团队在生物质氧化耦合低能耗电解水制氢领域取得新进展，相关研究发表于《化学》。
利用可再生电力驱动的电解水制氢，是助力我国“双碳”目标实现的理想途径之一。电解水产氢与替代阳极产氧反应的生物质氧化反应进行耦合，可以构建低能耗的制氢系统，同时生产高附加值的化学品。
研究团队开发了一种新型非晶态类金属NiCoBx材料，用于5-羟甲基糠醛（HMF）电氧化反应（HMFOR）时，可在相对较低的电位下选择性氧化HMF的性能。在HMFOR过程中，当NiCoBx结构演化形成活性相时，含有醛基官能团的反应物HMF会优先吸附在催化剂材料表面，加速金属位点的电子转移及脱氢过程，从而促进HMFOR活性相的原位生成。
进一步地，研究团队将HMFOR和产氢反应耦合，构建了低能耗的耦合制氢系统（HMFOR//HER）。该电解系统以NiCoBx为阳极，能够同时生产FDCA和氢气，仅需1.62伏的全电池电压便能实现400毫安/平方厘米的工业级电流密度制氢，且能够连续运行100小时以上。使用该耦系统替代传统碱性电解槽，每生产1立方米氢气可以节省约1.03千瓦时的电力输入。
反应物诱导活化电催化剂机制示意图 图片来源于《化学》
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.chempr.2024.03.005
