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將鎧甲催化劑制備成電極為電力削峰填谷策略提供了新思路

2021-08-23 13:38:27 來源：中國科學報

近日，中科院大連化學物理研究所研究員鄧德會團隊與青島理工大學副教授關靜合作，將鎧甲催化劑制備成電極，構建了高效穩(wěn)定的電解水解耦裝置，為電力削峰填谷策略提供了新思路。相關研究結果發(fā)表于《創(chuàng)新》（The Innovation）。

解耦電解水是一種有潛力的削峰填谷策略，可以將用電低谷期的過剩電力轉變?yōu)榛瘜W能，在用電高峰期將化學能轉化為氫氣。這一策略可以緩解電力生產與消耗之間存在的時空不平衡問題，對實現(xiàn)電能的高效利用具有重要意義。但目前，構建高效、大容量的解耦裝置仍存在挑戰(zhàn)。

團隊提出以石墨烯封裝鈷鎳顆粒的鎧甲催化劑為電極、多硫化物離子為氧化還原介質構建電解水解耦裝置。此裝置在用電低谷期將過剩電力儲存為還原態(tài)多硫化物離子的化學能，在用電高峰期氧化多硫化物離子，實現(xiàn)氫氣的低能耗制備。

在恒電流測試中，該產氫解耦裝置的總電位僅為0.82伏特，相較于直接全解水，該裝置可節(jié)約高峰期產氫用電60.2%。在鎧甲催化劑的高效催化下，解耦裝置在大電流密度下持續(xù)穩(wěn)定產氫500小時，展現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性和較高的產氫能力。

理論計算發(fā)現(xiàn)，鎧甲催化劑的優(yōu)異活性源于金屬內核和石墨烯殼層上的氮原子對石墨烯殼層電子結構的協(xié)同調變，從而促進了多硫化物在石墨表面的高效還原。該研究為電網(wǎng)系統(tǒng)的削峰填谷提供了新思路，有望應用于智能電網(wǎng)構建。