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可再生能源电解水制氢电源并联方案研究
1
作者 章小卫 苏星宇 +1 位作者 周京华 孟祥飞 《太阳能学报》 北大核心 2025年第1期353-362,共10页
利用可再生能源发电进行电解水制氢是实现可再生能源的100%消纳和氢气全绿制取的重要途经。作为衔接可再生能源发电母线和质子交换膜电解槽的中间环节,单个制氢电源功率等级低,不能满足大规模可再生能源消纳和大功率制氢,因此需采用制... 利用可再生能源发电进行电解水制氢是实现可再生能源的100%消纳和氢气全绿制取的重要途经。作为衔接可再生能源发电母线和质子交换膜电解槽的中间环节,单个制氢电源功率等级低,不能满足大规模可再生能源消纳和大功率制氢,因此需采用制氢电源的模块化并联方法,但模块化并联时存在模块间不均流问题。针对多个制氢电源并联时的不均流问题,提出基于三相交错并联LLC结构的制氢电源并联方案。首先,推导了多个制氢电源并联等效电路,从阻抗角度入手,得到模块间谐振参数差异是不均流的主要原因。然后,利用虚拟阻抗调整等效阻抗,从而实现模块间均流。最后,搭建仿真模型和一台两个6 kW模块化实验样机,验证了所提并联方案的合理性和可行性。 展开更多
关键词 可再生能源发电 电解水制氢 制氢电源并联方案 谐振参数差异 虚拟阻抗
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电解水制氢技术:进展、挑战与未来展望
2
作者 张正 宋凌珺 《工程科学学报》 EI 北大核心 2025年第2期282-295,共14页
实现全球碳中和是各国在2050年制定的重要目标之一,旨在减缓气候变化的不良影响.氢能作为一种极具潜力的清洁能源,凭借其高能量密度、零碳排放、可再生性强等特性,被视为实现能源转型与应对气候变化的重要载体.为了实现这些目标,利用电... 实现全球碳中和是各国在2050年制定的重要目标之一,旨在减缓气候变化的不良影响.氢能作为一种极具潜力的清洁能源,凭借其高能量密度、零碳排放、可再生性强等特性,被视为实现能源转型与应对气候变化的重要载体.为了实现这些目标,利用电解水制取氢气已经成为解决全球碳中和问题的重要关键方案之一.本文综述了碱性电解水、质子交换膜电解水、阴离子交换膜电解水和固体氧化物电解水制氢技术的最新进展,并对这四种电解水技术的工作原理、结构特点以及优缺点进行了详尽比较.此外,总结了电解水制氢催化剂材料的研究进展,尤其是新型材料的开发与结构优化,旨在提升材料的催化活性与稳定性.讨论了海水电解制氢和耦合制氢等新兴技术,强调通过电解质组成优化、高效双功能催化剂开发及利用小分子氧化反应热力学优势,可有效提升电解水制氢效率和系统稳定性.最后,提出了电解水制氢技术的发展趋势与未来研究方向,包括提升催化剂性能、降低电解过程能耗、开发新型电解设备等,旨在促进电解水制氢技术的进步,助力全球碳中和目标的实现,并为未来的研究提供参考与指导. 展开更多
关键词 碳中和 氢能 电解水制氢 催化剂 电极材料
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NiCo双金属阳极催化甲烷氧化强化电解水制氢研究
3
作者 刘雨欣 周黎明 +3 位作者 曾建立 杜泽学 吴可荆 梁斌 《应用化工》 北大核心 2025年第2期259-264,共6页
高温固体氧化物电解池SOEC(Solid Oxide Electrolysis Cell)可通过引入甲烷至阳极侧发生氧化反应实现低电压下的电解水制氢。采用一锅水解法合成钐掺杂氧化铈(SDC)作为催化剂载体和氧离子导体,采用浸渍法负载Ni、Co、Fe等单金属及NiCo... 高温固体氧化物电解池SOEC(Solid Oxide Electrolysis Cell)可通过引入甲烷至阳极侧发生氧化反应实现低电压下的电解水制氢。采用一锅水解法合成钐掺杂氧化铈(SDC)作为催化剂载体和氧离子导体,采用浸渍法负载Ni、Co、Fe等单金属及NiCo双金属作为活性位点,探究过渡金属对阳极氧化和制氢性能的影响。结果表明5%Ni_(0.75)Co_(0.25)-SDC作为阳极催化剂时具有最优的催化氧化和电解制氢效果。纯甲烷气氛下,SOEC在0.43 V电解电压下电流密度可达到0.4 A/cm^(2)。活性金属的协同作用在本体系下具有较大影响,在甲烷氛围下NiCo双金属的协同作用可强化金属与载体的相互作用,适量Co的掺杂有利于阳极的电荷转移过程,降低反应的极化电阻,增强Ni的催化活性并促进高电压下甲烷的氧化活性,从而提高电催化效果。 展开更多
关键词 固体氧化物电解池 电解水制氢 NiCo双金属 甲烷氧化 阳极
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膜集成工艺在PEM电解水制氢中的应用试验研究
4
作者 王晓丽 黄鹏飞 +4 位作者 陈琛 马振强 王生辉 蒋立东 李东洋 《膜科学与技术》 北大核心 2025年第1期92-100,共9页
随着氢能产业的快速发展,未来其对水的消耗量将会激增.质子交换膜(PEM)电解水制氢作为最有潜力的制氢工艺之一,其过程需要高品质淡水资源.反渗透海水淡化作为开源增量技术,是解决淡水资源紧缺的重要途经.为缓解电解制氢对高品质淡水的... 随着氢能产业的快速发展,未来其对水的消耗量将会激增.质子交换膜(PEM)电解水制氢作为最有潜力的制氢工艺之一,其过程需要高品质淡水资源.反渗透海水淡化作为开源增量技术,是解决淡水资源紧缺的重要途经.为缓解电解制氢对高品质淡水的需求压力,本研究通过对膜集成工艺组合研究,以海水为原水,对比了不同膜集成工艺淡化处理效果和有无能量回收装置工艺的能耗情况.设计试验装置处理规模为40 m^(3)/d,工艺流程主要包括介质过滤、三级反渗透和EDI,并采用高压泵能量回收一体机进行集成化设计.试验结果显示,产水电导率(25℃)≤0.1 mS/m,吨水电耗约为2.9 kW·h,与无能量回收相比能耗节约49%,形成适用于PEM电解水制氢用水的膜集成海水淡化工艺. 展开更多
关键词 PEM电解水制氢 高品质淡水 膜集成工艺 能量回收
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Power-to-X在电解水制氢中的应用
5
作者 Christopher Lenz 《流程工业》 2025年第1期44-46,共3页
质子交换膜电解(PEM电解)在Power-to-X技术中,尤其是在氢气制备方面,起着至关重要的作用。随着清洁能源需求的增长,PEM电解作为一种高效、紧凑且响应迅速地水电解技术,受到了广泛关注。在此背景下,超纯水作为PEM电解过程中的核心原料,... 质子交换膜电解(PEM电解)在Power-to-X技术中,尤其是在氢气制备方面,起着至关重要的作用。随着清洁能源需求的增长,PEM电解作为一种高效、紧凑且响应迅速地水电解技术,受到了广泛关注。在此背景下,超纯水作为PEM电解过程中的核心原料,其质量直接决定了氢气生产的效率和纯度。为了满足PEM电解对水质的严格要求,用于制备超纯水的设备必须达到高标准。 展开更多
关键词 电解水制氢 超纯水 氢气制备 氢气生产 质子交换膜 电解过程 清洁能源 POWER
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电解水制氢成本优化研究
6
作者 邹鹏 肖泽文 +1 位作者 袁开寿 李珺 《机械工程师》 2025年第3期36-38,共3页
当前氢能源的成本偏高,成本是制约氢能源发展最主要的因素,降低相关设备和系统的成本是研究氢能源的核心主线。为了降低制氢成本以实现氢能源商业化,文中分析了制氢环节的发展现状、发展逻辑、技术难点、制备成本及存在的问题。同时,还... 当前氢能源的成本偏高,成本是制约氢能源发展最主要的因素,降低相关设备和系统的成本是研究氢能源的核心主线。为了降低制氢成本以实现氢能源商业化,文中分析了制氢环节的发展现状、发展逻辑、技术难点、制备成本及存在的问题。同时,还探讨了制氢的发展方向,为实现氢能源成本降低和产业化落地提供了可参考的路径。 展开更多
关键词 氢能源 电解水制氢 发展现状 成本优化
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电解水制氢设施脱氧技术对比
7
作者 戴文松 《炼油技术与工程》 2025年第2期28-31,共4页
对工业应用和在研的主要脱氧技术进行了梳理,分析了电解水制氢设施脱氧过程特点,讨论了各种脱氧技术对电解水制氢设施的适用性。利用混合物爆炸三角形区域图分析氢气和氧气混合物、甲烷和氧气混合物的爆炸区域,得出:氢气在空气中的爆炸... 对工业应用和在研的主要脱氧技术进行了梳理,分析了电解水制氢设施脱氧过程特点,讨论了各种脱氧技术对电解水制氢设施的适用性。利用混合物爆炸三角形区域图分析氢气和氧气混合物、甲烷和氧气混合物的爆炸区域,得出:氢气在空气中的爆炸危险区域远大于甲烷在空气中的爆炸危险区域。因此,采用分离法脱氧技术获得的气体混合物,存在较大的形成爆炸危险混合物的安全风险。对比了催化氧化法脱氧技术和化学吸收法脱氧技术,对电解水制氢脱氧技术的选用提出了建议。 展开更多
关键词 电解水制氢 氢气脱氧 催化氧化 化学吸收法
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可再生能源电解水制氢系统配置与运行调度优化研究
8
作者 贾浩帅 张汉清 +2 位作者 姜海 刘贵军 刘文质 《水力发电》 2025年第3期105-112,118,共9页
氢能具有清洁低碳、灵活高效、可大规模存储等特点,兼具“过程性能源”和“含能体能源”的双重属性,以氢能为能源载体的可再生能源电解水制氢系统可有效助力新能源消纳,实现长时储能问题,在未来我国新型电力系统的建设中将发挥重要作用... 氢能具有清洁低碳、灵活高效、可大规模存储等特点,兼具“过程性能源”和“含能体能源”的双重属性,以氢能为能源载体的可再生能源电解水制氢系统可有效助力新能源消纳,实现长时储能问题,在未来我国新型电力系统的建设中将发挥重要作用。通过对多种可再生能源制氢方式,以及风-氢、风-光-氢以及并网型、离网型等接入方式制氢系统的研究现状进行详细分析,并深入探讨了可再生能源制氢系统的容量优化配置与运行调度等研究热点,提出了面向混合电解槽集群的可再生能源制氢系统的规划与优化运行的研究方向,为大规模可再生能源制氢技术的发展提供借鉴和参考。 展开更多
关键词 可再生能源电解水制氢 容量配置 运行优化 求解算法
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电解水制氢用隔膜研究现状与展望
9
作者 赵鑫 赵坤 +2 位作者 董文妍 焦道宽 郝冬 《当代化工研究》 2025年第2期37-39,共3页
电解水制氢法因环境污染小,生产工艺简单,以及产氢纯度相对较高等优点,在氢能源生产应用中有着巨大的应用潜力。电解水制氢过程中的氢气和氧气通过隔膜将其分开,隔绝彼此接触。隔膜优劣决定电解水制氢法生产的氢气品质,同时隔膜的面电... 电解水制氢法因环境污染小,生产工艺简单,以及产氢纯度相对较高等优点,在氢能源生产应用中有着巨大的应用潜力。电解水制氢过程中的氢气和氧气通过隔膜将其分开,隔绝彼此接触。隔膜优劣决定电解水制氢法生产的氢气品质,同时隔膜的面电阻也直接影响电解水制氢的工业生产过程耗电量。以电解水制氢工业生产过程中制氢隔膜为研究对象,重点介绍其应用现状与制氢隔膜的未来发展方向。首先,重点对碱性、质子交换膜及阴离子交换膜电解水制氢技术进行描述。其次,根据电解水制氢工作环境对隔膜类型及研究现状进行介绍。最后,展望电解水制氢隔膜的未来发展方向。 展开更多
关键词 电解水制氢 氢能 隔膜
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MXene离子交换膜的晶面间距调控及在电解水制氢中的应用研究进展
10
作者 卫洪森 刘翔 +3 位作者 张磊 竺宏杰 王雨漠 孙慧洁 《化工科技》 2025年第1期66-72,共7页
主要讨论了MXene离子交换膜的晶面间距调控及其在电解水制氢中的应用。介绍了全球能源需求增加和环境问题加剧背景下,氢气作为清洁能源的重要性及阴离子交换膜在电解水制氢中的关键作用。分析了MXene材料的结构特点及其在阴离子交换膜... 主要讨论了MXene离子交换膜的晶面间距调控及其在电解水制氢中的应用。介绍了全球能源需求增加和环境问题加剧背景下,氢气作为清洁能源的重要性及阴离子交换膜在电解水制氢中的关键作用。分析了MXene材料的结构特点及其在阴离子交换膜中的应用潜力,尤其是在提高离子传导性和膜稳定性方面的表现。探讨了MXene膜晶面间距的调控策略:插层、交联和表面修饰。综述了MXene膜在提升电解效率、增强稳定性等方面的具体应用实例。指出MXene膜在电解水制氢中的挑战,如长期稳定性、成本控制及规模化生产问题,并提出通过复合材料和结构优化提升其性能的未来研究方向。 展开更多
关键词 MXene 晶面间距调节 电解水制氢
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基于远程监控的电解水制氢温度控制系统
11
作者 李楠 《中文科技期刊数据库（引文版）工程技术》 2025年第1期113-118,共6页
随着能源资源与环境问题的不断恶化,人们越来越关注氢气作为一种清洁高效的能源。电解水制氢技术由于其设备简单、操作方便等优点成为当前研究的热点之一。然而,在电解水制氢过程中,温度对氢气产量和效率具有重要影响,因此开发精确的温... 随着能源资源与环境问题的不断恶化,人们越来越关注氢气作为一种清洁高效的能源。电解水制氢技术由于其设备简单、操作方便等优点成为当前研究的热点之一。然而,在电解水制氢过程中,温度对氢气产量和效率具有重要影响,因此开发精确的温度控制系统对于提高制氢效率至关重要。鉴于此,本文针对电解水制氢过程中的温度控制问题,设计了一套控制系统,有效的提高了温度控制的精度,并构建了相应的软件平台进行远程实时监控。 展开更多
关键词 电解水制氢 温度控制系统 LABVIEW
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双原子催化剂的合成及其在电解水制氢中的应用研究进展
12
作者 屈云腾 史敬博 《西华大学学报(自然科学版)》 2025年第1期42-57,共16页
电解水制氢是实现我国“双碳”目标的重要技术之一,其实际应用需要开发低成本、高活性和高稳定性的催化剂。近年来,双原子催化剂在电解水制氢领域受到了广泛的关注。本文在对前驱体预选法、热迁移法、双溶剂法、自组装和原子层沉积等几... 电解水制氢是实现我国“双碳”目标的重要技术之一,其实际应用需要开发低成本、高活性和高稳定性的催化剂。近年来,双原子催化剂在电解水制氢领域受到了广泛的关注。本文在对前驱体预选法、热迁移法、双溶剂法、自组装和原子层沉积等几种常用的双原子催化剂合成方法进行综述的基础上,进一步总结了双原子催化剂在电解水制氢中的应用情况,指出双原子催化剂的应用仍停留在实验室阶段,尚未达到工业化标准,强调为实现其在HER领域的实际应用,应加强双原子催化剂合成方法的精确性、非贵金属双原子催化剂的合成以及双原子催化剂的反应机制等方面的研究。 展开更多
关键词 电解水制氢 催化活性 双原子催化剂
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清华大学王保国教授团队ACSNano:3D互锁结构的膜电极(MEA)在1.55V下实现安培级电解水制氢
13
作者 万磊 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期189-189,共1页
阴离子交换膜水电解器(AEMWE)作为一种高效制氢技术,近年来备受关注.然而,传统AEMWE的高工作电压极大地限制了其能源效率的提升.通过在阳极催化层进行界面和空位工程,能有效降低电解电压,从而提升电解效率.
关键词 电解水制氢 阴离子交换膜 制氢技术 电解电压 能源效率 水电解器 电解效率 AEM
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光伏电解水制氢典型工况及质子交换膜电解堆性能衰减研究
14
作者 徐衍会 陈浩维 胡俊杰 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第19期6228-6243,共16页
电解水制氢可用于光伏出力消纳和绿氢制备,但目前尚缺乏模拟测试光伏电解水制氢电解堆典型应用场景下的工作模式,即电解堆典型工况,无法为电解堆性能衰减测试提供输入条件。该文提出了一种电解水制氢典型工况的提取方法,首先采用经验小... 电解水制氢可用于光伏出力消纳和绿氢制备,但目前尚缺乏模拟测试光伏电解水制氢电解堆典型应用场景下的工作模式,即电解堆典型工况,无法为电解堆性能衰减测试提供输入条件。该文提出了一种电解水制氢典型工况的提取方法,首先采用经验小波变换对光伏出力进行时频域分析,提取分时波动特征。然后用改进加权模糊聚类方法获得典型的光伏出力曲线。最后利用工况指标重构出简化工况曲线,并得到对电解堆运行场景模拟的循环工况谱。以我国“三北”地区某光伏电解水制氢系统作为算例,通过波动特征提取,获得了电解堆的典型工况。经初步仿真分析,提取的典型工况较好地刻画了电解堆的性能衰减过程。 展开更多
关键词 电解水制氢 经验小波变换 模糊聚类 典型工况
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光伏电解水制氢储氢技术标准体系框架研究
15
作者 付雪涛 张理 +1 位作者 朱晨 李其聪 《信息技术与标准化》 2024年第10期19-24,共6页
为保障光伏制氢产业高质量发展,发挥标准的引领、支撑作用,通过分析我国光伏发电、电解水制氢、储氢技术现状及趋势,汇总了氢能终端应用的类型,并梳理了光伏电解水制氢储氢系统的应用场景,结合现行光伏产业标准体系、氢能产业标准体系,... 为保障光伏制氢产业高质量发展,发挥标准的引领、支撑作用,通过分析我国光伏发电、电解水制氢、储氢技术现状及趋势,汇总了氢能终端应用的类型,并梳理了光伏电解水制氢储氢系统的应用场景,结合现行光伏产业标准体系、氢能产业标准体系,提炼光伏电解水制氢储氢标准需求,进而构建光伏电解水制氢储氢技术标准体系框架。 展开更多
关键词 光伏发电 电解水制氢 储氢 标准体系 框架
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电解水制氢耦合有机物氧化研究进展 被引量：1
16
作者 夏天 栗振华 +1 位作者 邵明飞 段雪 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期42-51,共10页
利用可再生能源(太阳能、风能)驱动的电解水制氢技术是获取“绿氢”的必经之路,是实现碳中和的重要战略措施。然而,目前电解水制氢技术仍面临电解效率低和能耗高等问题。其原因之一在于阳极析氧反应(OER)动力学过程缓慢,制约了阴极产氢... 利用可再生能源(太阳能、风能)驱动的电解水制氢技术是获取“绿氢”的必经之路,是实现碳中和的重要战略措施。然而,目前电解水制氢技术仍面临电解效率低和能耗高等问题。其原因之一在于阳极析氧反应(OER)动力学过程缓慢,制约了阴极产氢,并且阳极产物氧气的附加值较低。利用电解水过程中阳极产生的“活性氧”物种催化有机物选择性氧化(替代OER),被证明是能够降低电解水反应电压、提高产氢效率的有效策略,并且利用阳极得到高附加值化学品可以进一步分摊并降低制氢成本,最近受到科研界和产业界的广泛关注。基于此,总结了近年来电解水制氢耦合有机物氧化方面的研究进展,包括:阳极表面水活化产生活性氧的种类及其催化有机氧化反应机理、反应物吸附过程强化提升反应速率相关策略、电解水制氢耦合氧化反应器设计和产物分离等技术。最后,对该领域的未来发展前景和面临的挑战进行了总结和展望。 展开更多
关键词 电解水制氢 活性氧 耦合反应 有机氧化 反应物富集
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面向海上风电的碱性电解水制氢系统热力学分析与优化设计 被引量：1
17
作者 渠秀媛 李青山 +1 位作者 余潜跃 孙立 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第4期82-91,共10页
[目的]为了最大化利用电能与海水资源,针对海上风电的碱性电解水(AWE)制氢系统进行热力学分析和优化设计,研究工作压力、工作温度、碱液流量等对系统运行特性的影响。[方法]基于热力学、电化学及质量平衡模型,通过Aspen Plus软件建立碱... [目的]为了最大化利用电能与海水资源,针对海上风电的碱性电解水(AWE)制氢系统进行热力学分析和优化设计,研究工作压力、工作温度、碱液流量等对系统运行特性的影响。[方法]基于热力学、电化学及质量平衡模型,通过Aspen Plus软件建立碱性电解水制氢的热力学平衡模型,并与实验结果进行对比验证。[结果]结果表明,此方案碱性电解水制氢系统最佳工作压力和工作温度分别为9 bar和70℃,最佳碱液流量为1600 t/h。系统能量损失和㶲损随输入电流密度的增加而增加。碱性电解输入电流密度为3000 A/m^(2)时,系统能量效率和㶲效率分别为63.58%和57.27%,系统能量损失占总能量投入的26%,其中电解槽㶲损最高,占系统总㶲损的93.39%。[结论]通过该参数优化方法,可以得到合适的工作参数范围,能够为海上风电制氢参数选择提供参考。 展开更多
关键词 海上风电 碱性电解水制氢 热力学 参数优化
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金属磷化物在电解水制氢中的应用研究进展 被引量：1
18
作者 高岩峰 贾少培 +6 位作者 刘奇鹏 黄权 张茜 李其松 王志新 成晓哲 穆云超 《工业催化》 CAS 2024年第1期1-13,共13页
电解水被认为是目前最有前途的制氢方法之一。基于商用贵金属基催化剂成本高和储量有限的情况,开发低成本、高性能的电催化剂是实现电解水制氢产业化的关键。过渡金属磷化物因具有独特的物化性质和高催化活性而被广泛关注,但导电性和活... 电解水被认为是目前最有前途的制氢方法之一。基于商用贵金属基催化剂成本高和储量有限的情况,开发低成本、高性能的电催化剂是实现电解水制氢产业化的关键。过渡金属磷化物因具有独特的物化性质和高催化活性而被广泛关注,但导电性和活性位点密度的不足限制了其在工业化制氢中的应用。首先阐述电解水析氢的机理及过渡金属磷化物的重要作用。然后从单金属磷化物、双金属磷化物、改性金属磷化物和结构调控过渡金属磷化物4个方面分析不同种类的过渡金属磷化物以及提升其催化性能的途径,并比较了当前过渡金属磷化物的常用制备方法。最后总结提升催化性能的主要策略,展望过渡金属磷化物未来的机遇和挑战。期望本综述有助于过渡金属磷化物电催化剂的设计开发与应用。 展开更多
关键词 能源化学 电解水制氢 过渡金属磷化物 结构性能优化 电催化能源转换材料
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电解水制氢催化剂理论设计的火山型关系研究进展
19
作者 刘岗 陈满 +3 位作者 杨应举 刘晶 吕雪 王贵宾 《能源化工》 CAS 2024年第5期1-9,共9页
电解水是一种较有前景的氢能制取方法,但Ir和Pt等贵金属催化剂限制了其大规模商业化推广应用,为了进一步降低电解水制氢的成本,开发高效稳定和低成本的电催化剂是当前研究的重点。通过理论计算方法找到催化剂结构、中间体吸附特性与催... 电解水是一种较有前景的氢能制取方法,但Ir和Pt等贵金属催化剂限制了其大规模商业化推广应用,为了进一步降低电解水制氢的成本,开发高效稳定和低成本的电催化剂是当前研究的重点。通过理论计算方法找到催化剂结构、中间体吸附特性与催化活性之间的一般规律有助于催化剂的理性设计,降低新型催化剂的研发成本。“火山型”关系被广泛应用于电解水的析氢反应(HER)和析氧反应(OER)中,为高通量筛选高活性催化剂提供基础理论。总结了HER和OER的反应机理,阐述了HER和OER中火山型关系的基本概念,综述了构建火山型关系的一般方法。 展开更多
关键词 电解水制氢 火山型关系 析氢反应 析氧反应 过电位
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氟掺杂在碳辅助电解水制氢中强化碳氧化反应研究
20
作者 刘琦 窦燕青 +5 位作者 巩宙婷 刘守军 陈亮宇 陶钰文 刘晋芳 杨颂 《燃料化学学报（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1728-1735,共8页
面临着“双碳”目标的约束,氢能,尤其是电解水制氢技术受到了广泛的关注。然而,高能耗是制约该技术产业化的关键问题之一。基于此,提出“牺牲阳极碳辅助电解水制氢”的策略,利用碳氧化反应(COR)替代析氧反应(OER),实现能耗的大幅降低。... 面临着“双碳”目标的约束,氢能,尤其是电解水制氢技术受到了广泛的关注。然而,高能耗是制约该技术产业化的关键问题之一。基于此,提出“牺牲阳极碳辅助电解水制氢”的策略,利用碳氧化反应(COR)替代析氧反应(OER),实现能耗的大幅降低。具体是利用两步碳化法制备出F掺杂生物炭(记作F-BC-850),采用XRD、SEM-EDS、热重分析、XPS等表征手段解析F-BC-850的结构特征;通过电化学方法阐明F-BC-850与制氢性能间的构效关系。结果表明,在0.5 mol/L H_(2)SO_(4)溶液中,10 mA/cm^(2)下,其能耗是传统Pt片电极的57.9%;表征结果表明,氟化铵热解产生的HF刻蚀生物炭,能够形成活性较强的C-F键,进而提升了碳氧化性能。F物种的引入改变了碳结构,促进H_(2)O分子产生*OH,并强化了碳原子对*OH的吸附能力。本工作可为碳辅助电解水制氢高效产H_(2)和生物质高值化利用提供科学依据。 展开更多
关键词 碳辅助电解水制氢 F掺杂 氢能 电化学氧化 能耗
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