SunGreenH2的纳米级工程可使绿色氢气产量翻倍

SunGreenH2的纳米级工程可使绿色氢气产量翻倍如果有一天要建立一个国家氢经济，那么我们将需要改变一些事情。其中之一就是我们如何生产氢气本身，其中绝大部分来自化石燃料。SunGreenH2为绿色氢气生产带来了纳米技术水平的进步，为电解提供了增压，因此可以直接从水中清洁地制造更多的氢气。氢气在各地都在使用，但由于缺乏可扩展的绿色生产方式，它的采用速度减慢了。如果必须从天然气、石油和煤炭中获取氢气那么为可再生能源建立一个氢气电池系统又有什么意义呢？答案是电解过程，它将水分子分离成其组成原子，并产生氢气和氧气。听起来很好，但它需要大量的能源和昂贵的元素，如铂金来生产催化剂和膜，这就构成了任何现代电解池的技术三明治。因此，绿色氢气比脏氢气贵几倍且更难制造。SunGreenH2来了，它对这些电池的一个关键部分做了重大改进：电极。该公司称，它可以将氢气产量提高一倍、降低成本并减少对铂金和其他稀有元素的依赖，算是一举多得。这家公司的CEO兼联合创始人TulikaRaj说道：“我们正在对一种专有的合金基阴极进行纳米结构化，从而使可用于反应的表面积增加一倍。这使那里产生的氢气数量增加了一倍。但这还不够，你需要有可扩展性和可制造性。所以它不使用贵金属--在这种情况下，我们将所需的数量减少30倍。”她表示，实际上所有现代电解器都可以使用这种改进的电极。“我们的想法是提升整个行业，”她说道。纳米结构的表面是主要的进步，大家可以下面看到它的扫描电子显微镜图像。它看起来有点混乱，但这种材料经过精心设计，跟电解过程中的其他化学成分（主要是水和催化剂）相互作用。另外通过形成一种三维海绵结构而不是平坦或粗糙的结构，使得反应可以发生的表面积翻倍。纳米结构的一个弱点是，它们非常脆弱且容易退化，随着时间的推移，它们的有效性都会降低。SunGreenH2已经通过“牺牲催化剂的新概念”在这一缺陷面前走了出来。Raj解说道：“增加表面积和调整沉积材料的结晶度分别能带来性能和稳定性的改善，而使用牺牲催化剂则使主催化剂的寿命显著提高。在目前/现有的技术中，由于催化剂的腐蚀，电极的性能降低。在SunGreenH2开发的技术中，牺牲催化剂的腐蚀导致了表面积的增加，这弥补了腐蚀的影响。”换言之，这第二种材料弥漫在结构中，其腐蚀过程使主要催化表面保持新鲜。蒙圈，该公司已经筹集了200万美元的种子轮融资，由SGInnovate牵头，VinciBV、CapVista、EntrepreneurFirst、SOSV的HAX、she1K和ApsaraInvestments参与。Raj称，这笔钱将用于他们在墨尔本的第一座工厂建设工作，从而来满足他们早期合作伙伴的需求，这些合作伙伴目前都对外保密，但包括欧盟、美国、加拿大、日本和新加坡的主要能源企业。虽然SunGreen一开始打算单独销售电极组件，但它明年计划跟系统集成商合作以生产整个电解堆并最终跟更大的公司合作进而生产出更多的端到端解决方案。所有这一切都取决于他们在这些早期的成功，但如果绿色氢气革命...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1303531.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1303531.htm

北理工研究人员设计的电催化剂促进了清洁氢气的生产效率

北理工研究人员设计的电催化剂促进了清洁氢气的生产效率北京理工大学的研究人员设计了一种具有非晶相和晶相以及丰富缺陷的电催化剂，可以更有效地分解水并产生清洁燃烧的氢气。图片来源：纳米研究能源，清华大学出版社研究人员的研究结果最近发表在《纳米研究能源》杂志上。中国科学院教授李翠玲表示：“由可再生能源驱动的水电解制氢，即利用电流分解水，将氢气与氧气分离，是缓解和解决能源和环境危机的一项有前景的技术。”析氧反应是水电解的阳极反应，其中直流电引起化学反应，将氧分子从水分子中分离出来。然而这种反应是“一个缓慢的过程”，它限制了水电解作为生产氢气的可持续机制。据李说，析氧反应很慢，因为它需要大量的能量来触发分子转移其成分，但如果与更高效的催化剂结合，可以用更少的能量加速。开发用于析氧反应的高效电催化剂对于开发用于清洁能源转换的电化学装置至关重要，研究人员转向氧化钌，这是一种成本较低的催化剂，与其他催化剂相比，它对反应物和中间体的粘附更少。李说：“与商业产品相比，氧化钌基纳米材料具有更好的析氧反应性能，而迫切需要更复杂的电催化剂设计策略来激发更有效的催化性能，并且在很大程度上尚未得到探索。”为了填补这一空白，研究人员合成了氧化钌多孔颗粒。然后，他们处理颗粒以产生合理调节的异相，这意味着颗粒包含集成在一起的不同结构。多孔和多相结构提供了一种缺陷-本质上是原子结构中的缺口，这使得析氧反应能够更有效地进行更多的活性位点。李说：“得益于所得样品的丰富缺陷、晶体边界和活性位点可及性，证明了优异的析氧反应性能。工程电催化剂不仅能产生更好的析氧反应，而且还可以产生更好的析氧反应。为该过程提供更少的电力。这项研究证明了相工程的重要性，并为策略组合催化剂的设计和合成提供了新途径。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1368041.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1368041.htm

南京理工大学研发的聪明装置可有效地从海水中分离出氢气和锂

南京理工大学研发的聪明装置可有效地从海水中分离出氢气和锂目前人们可以淡化海水，然后将其分离，但这不是一个很好的解决方案；大部分输入能量在淡化过程中损失了，这使所制造的氢气的价格上升。也有很多直接的海水电解机，但大多数死得太快，在商业意义上是没有用的；复杂的海洋酿造物中的氯化物离子在阳极变成高腐蚀性的氯气，它侵蚀了电极并使催化剂退化，直到机器停止工作。中国南京理工大学的研究人员认为他们已经找到了解决这个问题的方法。在上个月发表在《自然》杂志上的一项研究中，团队展示了一台直接海水电解机，它运行了3200多个小时（133天）而没有发生故障。它是高效的，可扩展的，操作起来很像淡水分流器，"而操作成本没有明显的增加"。该团队的电解器使用廉价、防水、透气、防生物污染的聚四氟乙烯膜，使海水与浓缩的氢氧化钾电解液和电极完全分离。这些膜阻止液态水通过，但它们可以让水蒸气通过。海水侧和电解质侧之间的水蒸气压力差异"为海水侧的自发海水气化（蒸发）提供了驱动力"。当水从电解质中分裂成氢气和氧气时，它在电解质和海水之间产生了蒸汽压差，导致海水自发蒸发并通过防水膜因此，得到的是纯水从海水中迅速蒸发出来，没有任何额外的能量输入，然后穿过聚四氟乙烯膜，作为液体被吸收到电解质中，它让水通过，并100%地阻止可能在电极或膜上造成损害的其他离子。该团队在深圳湾的海水中测试了一个紧凑的11个单元的电解箱，大约有几个中等大小的手提箱那么大。在133天的测试中，它每小时产生约386升氢气，这听起来很多，但如果是在标准大气压下，386升仅代表31.652克的氢气价值。在燃料电池电动车的应用背景下，假设一辆汽车用1公斤的氢气行驶约100公里（62英里），这个11个电池的装置每小时产生的氢气足以驱动一辆汽车行驶约3.2公里（2英里）。不过，这只是一个小型测试装置。就效率而言，该电解器每生产一正常立方米的氢气就会消耗大约5千瓦时。由于氢气每Nm3携带约3.544千瓦时的能量，这个海水电解器以大约71%的效率运行。这当然是目前很多电解槽技术的范围，尽管它没有跟上一些新兴的超高效设计，如Hysata的95%效率的毛细管进料设计。左图：11个电池的测试装置运行了四个多月。右图：每个电池的结构该设备在海水中运行四个多月后仍在全容量运行，测试后的分析显示，电解液中的"杂质离子没有明显增加"，"表明PTFE膜的离子阻断效率为100%"，催化剂层上也没有看到腐蚀。研究人员说，既然从海水中提取淡水的基本原理已经被证明，那么就有很多路径可以探索，以提高性能。更重要的是，它也可以被开发成一个锂收集机。记忆力比我好的读者可能记得我们在2020年发表的一篇报道，其中沙特阿拉伯的阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）的一个团队开发并测试了一个海水电解装置，该装置也使用特殊的陶瓷膜从海水中吸出磷酸锂。这是一个完全不同的系统，但团队做了一点测试以观察他们的蒸发过程如何影响海水中锂的浓度。他们发现在几百个小时后，锂的浓度明显增加了42倍，而且他们能够沉淀出一些碳酸锂晶体，这表明随着进一步的发展，这些机器可能能够从氢气和电池金属中产生收入，这可能是在商业吸收和扩展方面的一个巨大推动。该研究发表在《自然》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335403.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1335403.htm

一种高效制氢的新方法可消除爆炸风险和对稀土金属的需求

一种高效制氢的新方法可消除爆炸风险和对稀土金属的需求瑞典的科学家们开发出了一种创新方法，可以更高效地产生氢能。这一工艺将水分离成氧气和氢气，消除了两种气体结合的危险可能性。这种新方法由位于斯德哥尔摩的KTH皇家理工学院开发，它与生产氢气的标准电解过程分离，后者通过电流分裂水分子。与现有系统不同的是，它能分别产生氧气和氢气，而不是同时在同一个电池中产生，因为在同一个电池中，氧气和氢气需要用膜屏障来分离KTH的博士生埃斯特班-托莱多（EstebanToledo）与KTH应用物理学教授乔伊迪普-杜塔（JoydeepDutta）共同撰写了今天发表在《科学进展》（ScienceAdvances）上的论文。它还无需稀土金属。两位研究人员为该系统申请了专利，并通过KTHInnovation成立了一家名为CaplyzerAB的公司来推广这项技术。合著者之一、KTH皇家理工学院博士生埃斯特班-托莱多（EstebanToledo）在瑞典斯德哥尔摩使用解耦水分离原型。图片来源：DavidCallahan商业可行性和效率Dutta说，氢气转化的法拉第效率达到99%。研究人员还报告说，实验室测试表明，经过长期测试，电极没有明显退化，这对商业应用非常重要。从水中产生氢的同时总是会产生氧气。典型的碱性电解槽有一个正极和一个负极，正极和负极配对放在一个装有碱性水的槽内，中间有一个可渗透离子的屏障隔开。通电后，水在阴极发生反应，形成氢离子和带负电荷的氢氧根离子，这些离子通过屏障扩散到阳极产生氧气。但屏障会产生阻力，如果电荷波动，氧气和氢气混合爆炸的风险就会增加。托莱多说，对电解水的重新认识为更可靠的绿色能源生产方式奠定了基础，并将太阳能或风能等间歇性能源纳入其中。他说："由于我们没有混合气体的风险，我们可以在更大的输入功率范围内运行。这样就更容易与通常提供可变功率的可再生能源相结合"。用碳制成的超级电容电极取代其中一个电极，可以避免同时产生气体。这些电极交替储存和释放离子，有效地分离了氢气和氧气的产生。当电极带负电并产生氢气时，超级电容器会储存富含能量的氢氧（OH）离子。当电流方向改变时，超级电容器会释放吸收的氢氧根离子，并在现在的正极产生氧气。Dutta说："一个电极同时完成氧气和氢气的进化。这很像充电电池产生氢气--交替充电和放电，这都是为了完成电路"。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1423323.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1423323.htm

研究人员开发出可直接从空气中制取氢气的方法

研究人员开发出可直接从空气中制取氢气的方法澳大利亚研究人员已经开发并测试了一种在地球上任何地方可以直接从空气中电解氢气的方法。据悉，在这个过程中，并不需要任何其他淡水来源。直接空气电解器(DAE)吸收并转换大气中的水分--甚至低至“极干燥的”4%的湿度。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1316073.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1316073.htm

研究人员发明可通过磁力搅拌的电解液 使电池不产生枝晶

研究人员发明可通过磁力搅拌的电解液使电池不产生枝晶锂金属电池是一种将看到这种材料部署在今天的锂离子电池的阳极中，以取代石墨和铜。这可以使阳极更小、更轻，具有更高的能量密度，这可以使智能手机每周需要的充电次数大大减少，或使电动汽车每次充电都能行驶更远。但是，研究人员继续遇到的一个问题是，阳极上长出了被称为树枝状的触角状突起（枝晶），这些突起会迅速导致电池失效。解决这个问题可以说是八仙过海，研究人员并不缺乏潜在的解决方案，而现在大邱庆北科技学院的一个团队已经把另一个聪明的想法扔进了这个组合。科学家们通过重新设想在电池的另一个电极--阳极和阴极之间携带离子的电解质溶液来解决这个问题。他们通过改进离子在这一介质中的传输方式，旨在使这一过程更快、更均匀，从而将任何可能出现的枝晶扼杀在萌芽状态中。研究小组在电解质溶液中加入了磁性纳米颗粒，这使得它对磁场有反应，并使其能够被搅拌，从而将静态的电解质变成动态的。这样做的结果是快速而均匀地播撒锂核，防止树枝状结晶的形成。在一个概念性的电池系统中，该团队能够在高充电率和稳定的循环中证明这一点。插图描述了概念性电池系统中的磁力搅拌电解质图像来源/大邱庆北科技学院根据这些早期结果，该团队认为其技术可用于大幅提高锂金属电池的可靠性和寿命，并指出它在应用于其他电解质时也能产生同样的效果。"这是一个新概念的电解质系统，可以通过磁性纳米颗粒创造出一种以前从未尝试过的动态电解质，并改变电解质研究的模式，"研究作者LeeHong-kyung教授说。"它可以立即应用于使用液体电解质的各种电化学系统"。这项研究发表在《先进功能材料》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335401.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1335401.htm