施剑林amp陈立松Nature子刊换

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研究背景电催化水分解是一种制备氢气的有效技术，可以产生纯度高达％的氢气，被认为是未来氢能经济中有有前景的方法。然而，阴极析氢反应（HER）和阳极析氧反应（OER）都需要较大的过电势，导致反应的能量转换效率低。尽管理论上的最小水分解的电压仅为1.23V，但商用电解槽往往需要在高于1.80V的电压下才能有效工作。此外，在水分解过程中，阳极产生的O2不可避免地与阴极产生H2混合，存在一定的安全隐患；析氧反应过程中产生的活性氧也会降低电解槽中质子交换膜的使用寿命。成果一览

近日，中国科学院上海硅酸盐研究所的施剑林和华东师范大学的陈立松报道了一种在碱性甘油中同时制备高纯氢和甲酸的方法。

该方法采用负载在碳纤维布上的镍钼氮化物纳米板催化剂（Ni-Mo-N/CFC），在低成本的碱性甘油中，以阴极制备高纯度氢，阳极制备甲酸。以碱性甘油为电解质，以阳极制备甲酸代替原有的析氧反应，阴极析氢，两个半反应在电解池中无需隔膜即可高效进行。这得益于甘油的氧化反应相比水溶液在热力学上更容易进行；同时甘油是对电氧化转化为甲酸具有高选择性，甲酸的形成是长时间电解过程中连续步骤反应的结果，形成的甲酸来自甘油的仲碳和伯碳。在阳极和阴极均采用Ni-Mo-N/CFC作为电极材料时，仅需要低至1.36V的电压即能达到10mAcm-2的电流密度，比在碱性水溶液中低mV。此外，产氢和甲酸的法拉第效率分别为99.7%和95.0％。

该研究成果以“Nickel-molybdenumnitridenanoplateelectrocatalystsforconcurrentelectrolytichydrogenandformateproductions”为题于年11月25日发表在国际期刊NatureCommunications。

图文导读图1Ni–Mo–N/CFC催化剂形貌结构表征图2Ni–Mo–N/CFC催化剂阳极制备甲酸性能图3同位素标记证明甲酸产自甘油图4Ni–Mo–N/CFC催化剂电催化甘油氧化机理研究图5Ni–Mo–N/CFC催化剂HER性能图6Ni–Mo–N/CFC催化剂反应后结构与组成的表征图7Ni–Mo–N/CFC

Ni–Mo–N/CFC电解槽的电催化性能

本文采用碱性甘油代替水溶液进行电解反应，可高效制备氢气与甲酸。以Ni-Mo-N/CFC作为两电极材料，阴极析氢，阳极产甲酸，仅需1.36V的电压即可得到10mAcm-2的电流密度。基于Ni-Mo-N/CFC的出色电化学性能，在碱性甘油溶液中电解制备H2和甲酸为生产可再生和清洁能源提供了节能高效的技术思路。

文献信息

Nickel-molybdenumnitridenanoplateelectrocatalystsforconcurrentelectrolytichydrogenandformateproductions

(NatureCommunications，，DOI:10./s---z)

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