高效的硫離子氧化反應助力電解水節(jié)能制氫

2022-12-16 來源：科學材料站瀏覽數(shù)：513

目前，海水電解系統(tǒng)的主要瓶頸在于陽極緩速的析氧反應，并且現(xiàn)有高效的析氧反應電極通常需要極高的電壓才能達到高電流密度，在這種情況下，海水中大量的氯離子在堿性條件下會發(fā)生嚴重的氯氧化反應，導致海水電解效率不佳并且釋放有毒的Cl2或ClO?離子腐蝕設備及污染環(huán)境。硫離子氧化反應對于取代析氧反應實現(xiàn)低能耗制氫以及凈化含硫污染物具有很大的潛力。然而，硫離子氧化反應的機理研究尚不完善并且硫在電極表面的沉積易造成失活。

目前，海水電解系統(tǒng)的主要瓶頸在于陽極緩速的析氧反應，并且現(xiàn)有高效的析氧反應電極通常需要極高的電壓才能達到高電流密度，在這種情況下，海水中大量的氯離子在堿性條件下會發(fā)生嚴重的氯氧化反應，導致海水電解效率不佳并且釋放有毒的Cl2或ClO−離子腐蝕設備及污染環(huán)境。硫離子氧化反應對于取代析氧反應實現(xiàn)低能耗制氫以及凈化含硫污染物具有很大的潛力。然而，硫離子氧化反應的機理研究尚不完善并且硫在電極表面的沉積易造成失活。

近日，來自中南大學的唐愛東教授與中國地質(zhì)大學(武漢)的楊華明教授合作，在國際知名期刊Advanced Functional Materials上發(fā)表題為“Bifunctional Co3S4 Nanowires for Robust Sulfion Oxidation and Hydrogen Generation with Low Power Consumption”的文章。這項工作提出了Co3S4參與的硫離子氧化反應中S2−逐步氧化成短鏈多硫化物后繼續(xù)氧化成S8的反應機制，并且搭建的全新混合海水電解裝置可同時用于陽極的硫離子氧化和陰極的海水還原實現(xiàn)低能耗制氫及高效處理含硫污水。