我们一直将石墨烯称为新千年的纳米材料,在其众多超级大国中,这种具有独特电子特性的超薄材料看起来可以帮助降低可再生氢燃料的成本。
对于氢燃料电池电动汽车(FCEV)的粉丝来说,这是个好消息。借助较低的流程成本,您可以看到更多由现场可再生能源提供动力的氢燃料站,并且也将为由太阳能,风能甚至潮汐能驱动的大规模电力制气系统扫清道路。
低成本氢气的石墨烯解决方案
石墨烯是仅一个原子厚的碳片。从结构上看,它像铁丝网,其独特的电子性能是量身定制的,可应用于可再生能源。
具有讽刺意味的是,由莱斯大学的詹姆斯·图尔实验室,得克萨斯大学的圣安东尼奥分校和休斯敦大学的合作,这种新的石墨烯催化剂可以加速石油燃料的消亡,它直接来自德克萨斯州。 ,以及中国科学院。
要了解新型石墨烯催化剂的重要性,请记住,催化剂上的活性部位位于表面,这很有帮助,因此,其想法是通过增加表面与内部的比例来使材料发挥最大作用。
正如Tour所描述的那样,即使当您下降到纳米级粒子时,您也会陷入很多“无所事事”的内部原子中。通过向混合物中引入原子稀薄的石墨烯,研究小组最终获得了一种材料,其中几乎所有驱动催化作用的原子都暴露在外。
这是一个视频,展示了正在使用的新材料:
新型催化材料是钴和石墨烯的混合物,该团队是通过加热氧化石墨烯和钴盐而创建的。该研究发表在《自然》杂志上,标题为“氮掺杂石墨烯上的钴原子用于产生氢气”。
在研究的引言中,研究团队明确指出,可持续氢经济的关键是使用低成本,富含地球的材料作为水分解催化剂。铂由于其高效率而成为当今催化剂的选择,但代价是成本。
钴是一种便宜的铂金替代品,已引起研究人员的关注。问题在于其作为催化剂的效率低,这意味着内部原子太多而无所事事。解决方法是将其分散在基板上,以便暴露更多的原子。
出于这样的目的,石墨烯已被广泛用于催化研究中,但是在纳米粒子水平而不是原子水平。为了深入研究原子,并将先进的催化材料带出实验室并推向市场,您需要一种高效,低成本,可扩展的工艺来实现分散:
在这里,我们报告了一种廉价,简明和可扩展的方法,该方法可通过简单地热处理氧化石墨烯(GO)和少量钴盐,将富含地球的金属钴分散到掺氮的石墨烯(表示为Co-NG)上。气态NH3气氛。这些少量的钴原子与石墨烯上的氮原子配位,可以在酸性和碱性水中作为HER [放氢反应]的非凡催化剂。
所以。那里。
可再生氢与德克萨斯州的联系
我们对莱斯大学的清洁能源和储能应用以及石墨烯的“表兄弟”钼进行了广泛的石墨烯研究,我们对此更为熟悉,但是去年春天,我们也遇到了由Tour实验室研发的钴基可再生氢催化剂及其合作者。
催化剂的这种迭代由薄的磷酸钴膜组成,具有产生可回收的氧气以及氢气的优点。
莱斯大学还支持另一种低成本,可再生氢生产的方法,该方法涉及在高能电子有机会冷却之前捕获高能电子。
正如我们前面提到的,具有讽刺意味的是,美国的化石燃料生产标志性企业德克萨斯州现在正在争夺可再生能源领导地位。
石墨烯研究和低成本制氢只是最新的两个例子。得克萨斯州也是风能领域的领导者,这在一定程度上要归功于它对价值数十亿美元的CREZ风能传输线的投资。
该州一直在打破自己的风力发电记录。就在昨天,《圣安东尼奥快报》在标题下注明了最新标志:“德克萨斯州打破了风能记录。”
周四上午12:30,德克萨斯州主要电网运营商报告说,风力发电满足了近37%的需求。德克萨斯州电力可靠性委员会负责管理该州近90%的电力需求,该委员会表示当时使用的风能为12237.6兆瓦。这打破了9月13日创下的11467兆瓦的纪录。
请阅读全文以获取有关德克萨斯州风能领导机构的独家新闻。
同时,该州还一直在与自己的太阳能资源分享爱心,这方面的最新发展是一种新的公用事业规模的太阳能加储能系统,旨在提高该州臭名昭著的“电力岛”的电网可靠性。
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图片(屏幕截图):YouTube通过莱斯大学旅游实验室提供,“一种新型催化剂,由掺氮石墨烯和钴原子制成,可从水中吸收氢。”