“科创中国”技术清单库筛选表
项目名称 | 溶液燃烧法合成多孔FeCoNiCrMnOx晶态/非晶异质结构电催化剂 | ||
完成人 | 郭菲，赵永好 | 联系人 | 赵永好 |
联系人手机 | 18915971789 | 邮箱 | yhzhao@njust.edu.cn |
完成人单位 | 南京理工大学 | ||
技术领域 | 先进基础材料 能源材料 □信息材料 环境工程材料 □生物医用材料 □衣食住行材料 □安全工程材料 □材料检测与分析技术 材料设计制造工艺、装备、软件及智能化 | ||
关键词（3～5个） | 溶液燃烧合成法，多孔材料，高熵氧化物，析氧反应 | ||
应用领域 | 化学工程领域：电解水，光解水，CO2还原反应，NO3-还原反应，空气电池，锂离子电池，太阳能电池 环境工程领域：烟气吸附，有毒气体降解，重金属离子吸附，砷及砷化物降解 | ||
项目简介（300字左右） | 化石燃料的过度开采与使用带来的能源短缺与环境污染问题已成为限制人类可持续发展的枷锁。为了开发清洁能源，电解水和空气电池的发展在近些年得到广泛关注。析氧反应（OER）是电解水及空气电池中的关键动力学过程。然而，OER包含多步电子转移过程和多个反应中间体将降低反应速率。因此，开发高活性OER催化剂是实现电解水与空气电池高效持久运行的关键。Ru和Ir等贵金属及其化合物是常见的OER催化剂，然而高成本及稀缺性限制了其实际应用。因此，开发廉价，稳定和高活性的OER催化剂仍是一项艰巨的挑战。 本项目利用溶液燃烧法和退火处理制备了多孔FeCoNiCrMnOx晶态/非晶异质结构催化剂 （简称C/A-HEOs）。所制备的催化剂具有优异的OER性能，其过电位仅为213 mV@10 mA·cm2，优于常见的RuO2催化剂（283 mV@10 mA·cm2），并且其在100 mA·cm2下连续全解水100 h后依然稳定。利用C/A-HEOs催化剂组装的可充电锌-空气电池的开路电压为1.48 V，峰值功率密度为86.7 mW·cm-2，在10 mA·cm2下可稳定循环超过800次。 | ||
经济效益与社会效益（150字内） | 经济效益：贵金属铂和氧化钌常用于电解水析氢反应与析氧反应。截至2024年11月4日，铂的市场价为237元/克，氧化钌的市场价为68元/克。本项目的催化剂制备成本为0.75元/克。电解制备1 m2的O2，本项目的用电能耗为8.21 kWh，而氧化钌的用电能耗为16.81 kWh，具有巨大的经济效应。 社会效益：氢气与氧气作为高能量密度的绿色能源，具有取代化石燃料的潜质。本项目所制备的催化剂不仅能通过电解水制备氢气和氧气，还可以组装成燃料电池再将氢气或氧气转化为电能，整个反应流程不会产生任何污染，兼具可靠性与便携性。 | ||
