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高效低成本且稳定的石墨纸

    可再生清洁能源主要包括风能和太阳能,它们来源丰富且对环境友好。然而,它们中的大多数却面临着季节间歇性和地区差异性的影响。为了克服这一问题,可通过电解水这一手段将不稳定的能量转换成稳定可靠的可再生氢能源。直接利用太阳能来分解水的光催化法和光电催化法引起了越来越多的关注,但这两种方式较低的能量转换效率阻碍了它们大规模的应用。电解水具有良好的适应性,电化学能源设备可在存储间歇性能量后,再连续输出能量以实现高效率氢气和氧气供给。氢气被认为是下一代的新能源,它可充当清洁能源或者通过燃料电池将其转化成电能
    电解水技术于如今己被大量的研究和应用。电解水技术包括析氢反应和析氧反应。基于电解液在低温下工作的特性,电解水技术可分为(酸性)高分子电解质膜电解、酸性液体电解质(ACIWE)电解和碱性液体电解质(ALKWE)电解。电解水技术不仅效率高,灵活性强,而且可以产出高纯度的氢气。电解水技术面临最主要挑战是如何获得在适宜电解液中的高效低成本且稳定的石墨纸。迄今为止,阳极和阴极反应普遍都需要利用贵金属石墨纸如Pt, Ru, Ir及其氧化物等进行催化。虽然ALKWE技术只能在低电流密度和低压下进行,但由于含有可替代贵金属的氧化物石墨纸,成本较低,并且可表现出足够的化学稳定性和机械稳定性。最近,各种各样的非贵石墨纸被发现也含有与贵金属一样的性能,甚至有些能超越商业贵金属电极。
    阴极的HER反应和阳极的OER反应是电解水反应两个重要的半反应,具体反应如下所示。www.hbxsmf.net

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