绿色氢气生产中水分解反应的改进

可再生能源生产的绿氢（或H₂）是未来脱碳的燃料电解或在产生绿H₂的最常用的电化学电池的帮助下，将水、氧和氢分离这是一个简单的反应，确保了高质量的产品，并且零碳排放然而，尽管电化学水分解有其优点，但它仍在商业规模上发挥着重要作用这是由于在电化学过程中产生的真实（氧）氢氧化物催化剂具有良好的导电性因此，这导致了严格的催化活性，阻碍了氢气在细胞中膨胀和氧化反应

（氧）氢氧化物的物理或电学性质问题一直是实现有效水分裂的突出挑战现在，由副教授Junhyeok Seofrom-ChemistryatGwangjuInstituteofScienceandTechnology的一个研究小组已经找到了一个以肖特基结形式解决这个问题的方法

2023年8月30日发表在Applied Catalysis B:EnvironmentalJournalinary 2024第340卷的最新研究中，他们证明了在金属镍钨氮化物（Ni-W₅N₄）和化学导电型氢氧化镍铁（NiFeOOH）催化剂的界面上形成的肖特基结的电脱该电极可以覆盖（氧）氢氧化物的高电导，并证明了这些电极的水分解能力

值得注意的是，两种材料，一种是金属，另一种是半导体，具有很大差异的电传电子行为，被用来控制界面上的能量差异，形成结Dr解释道：“我们的研究利用肖特基接头中存在的这种潜在能量载体来加速电极中的电子膨胀，从而显著提高氧的溶解反应活性，加速整体水分解。”Seo，强调了他们新设计的电子产品中的核心机制

结果表明，Ni-W₅N₄合金在进行电催化水分解时，催化氢解反应，产生10mA/cm₂电流密度和11mV的小过电位此外，在Ni-W₅N₄|NiFeOOH界面上形成的肖特基连接使（氧）氢氧化物产生的导电胺化失效在反向偏置的情况下，它在181mVoverpotential下表现出11mA/cm²的电流密度现代水平的电化学分析表明，这种改进的催化活性不能归因于肖特基结

最后，研究人员使用他们的肖特基结电设计了一个用于工业海洋电解的电解器结果表明，该装置可连续使用10天，同时在电解过程中也表现出优异的催化活性和耐久性它显示了在过电位仅为230mV时100mA/cm²的显著电流密度

总的来说，研究人员相信，这些发现将有助于制定可持续的制氢策略，最终取代传统的化石燃料方法AsDr其中包括，“淡水和海水富含可再生的质子源。有效的水分离系统意味着我们可以建立可持续的零碳氢燃料生产，从而解决我们当前的气候问题。”

我们认为，Ni-W₅N₄|NiFeOOHe电去耦的成功演示为肖特基结的高性能能量存储和转换系统开辟了新的途径