鉅大LARGE | 點擊量：700次 | 2019年04月27日
低價制氫新方法出現
氫能的火爆引發著行業一波又一波熱潮。
近日，低價制氫新方法的出現，再度引起了行業的密切關注。
據報道，由日本金澤大學、東北大學等組成的聯合研究小組宣布最新研究發現：經特殊設計的石墨烯有助于低價制氫。
眾所周知，目前在氫能的發展中，成本過高是個不容回避的問題。在氫能制備上，如何尋找高效廉價的制備方法一直是業內關注的重點。
而此時發現的石墨烯低價制氫技術，能夠有效降低成本，提高效率，有望成為行業未來的一種新選擇。
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充電溫度：0~45℃
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-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
據介紹，此次新技術由日本的金澤大學、東北大學、大阪大學和筑波大學組成的聯合研發小組共同發現。
他們從數學角度設計了由單層碳原子構成的石墨烯邊緣構造，并通過在石墨烯的邊緣結構中化學摻雜氮和磷，利用全球最尖端的高分辨率電化學顯微鏡技術“納米電化學單元顯微鏡”和DFT（密度泛函理論）等進行觀察計算，結果形成了預期設計的幾何變形。
在此基礎上，聯合研發小組進一步研究發現，擁有化學摻雜邊緣結構的石墨烯具有很高的氫生成能力，能夠大幅增強氫生成反應，獲得的制氫結果與使用高價貴金屬鉑相當接近。
這是全球首次證實非金屬元素的化學摻雜與特殊設計的石墨烯邊緣結構，有助于提高電極的反應性能。
針對這一發現，業內人士表示這一方法可以在一定程度上降低制氫成本，并且有可能以此為基礎，開發出更加環保清潔的制氫技術。
石墨烯作為一種新型材料一直被寄予厚望。近年來，石墨烯與氫能的關系也越來越深入。
去年，英國曼徹斯特大學諾獎團隊發現可以將石墨烯應用于燃料電池質子交換膜，這一顛覆性成果使得石墨烯在燃料電池尤其是氫能領域嶄露頭角。
而早在2017年，中國科技技術大學也曾設計出了首個太陽能制氫儲氫一體化的材料體系，石墨烯在其中便起到了關鍵作用。
據介紹，中國科學技術大學微尺度物質科學國家實驗室羅毅、江俊研究小組利用石墨烯的特性設計了一種“三明治”結構，其中碳氮材料成為了兩層官能團修飾的石墨烯的“夾心”。
石墨烯三明治捕獲太陽能分解水生產氫氣的四個步驟
這種結構可以同時吸收紫外光和可見光從而產生正負電荷，正負電荷迅速分離跑到外層石墨烯和碳氮夾心層中。
當水分子遇見外層的正電荷，便產生質子。受碳氮材料上負電荷的影響，這些質子穿透石墨烯材料，與內部電子反應產生氫氣。
這一設計利用了石墨烯材料能夠隔絕所有氣體和液體，卻可以穿過質子的特性，在促進氫氣產生的同時還抑制了氫與氧重新變為水的逆反應發生，既可以實現高儲氫率，有保證了操作的安全可靠。
近年來，隨著氫能產業的火熱，全球越來越多國家對于氫能的制備展示出了著高度的熱情。
新技術的出現推動了氫能產業的不斷發展，也將促進氫能商業化的加快實現。
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