朝着清洁剂的关键步骤，更高效的氢气从水中产生氢气

来自康奈尔大学，俄勒冈州立大学的主要群体和argonne国家实验室采用一套先进的特征工具来研究最先进的Oer电催化剂，锶铱（SRIRO3），酸电解质的原子结构演变，以了解其纪录高活动的起源（比商业催化剂高1000倍，伊尔的氧化物）。

由于俄勒冈州立大学工程研究人员和康奈讷国家实验室的俄勒冈州立大学工程研究人员和合作者，有效地生产水的氢更接近成为现实。

科学家使用先进的实验工具来更清楚地了解更清洁的电化学催化过程，这些过程比从天然气中衍生氢气更清洁和更可持续。

调查结果于2021年1月8日出版，科学推进。

氢在地球上的各种化合物中发现，最常与氧气组合制作水，它具有许多科学，工业和能源相关的角色。它也以烃形式，由氢气和碳如甲烷组成的化合物，天然气的主要成分。

“氢的生产对于我们生命的许多方面来说很重要，例如汽车的燃料电池以及许多有用的化学品如氨的制造”，俄勒冈州的化学工程教授，曾导致研究。“它还用于精炼金属，用于生产诸如塑料等人造材料和一系列其他目的。”

根据能源部的说法，美国通过称为蒸汽甲烷重整的技术从甲烷源（如天然气）中产生大部分氢。该方法包括在催化剂存在下使甲烷进行加压蒸汽，产生产生氢和一氧化碳的反应，以及少量的二氧化碳。

下一步骤称为水 - 气体换体反应，其中一氧化碳和蒸汽通过不同的催化剂，制备二氧化碳和另外的氢反应。在最后一步中，除去压力 - 摆动吸附，二氧化碳和其他杂质，留下纯氢气。

“与天然气重整相比，使用从可再生来源的电力用于氢气的水分清洁，更可持续，”冯说。“然而，水分裂的效率低，主要是由于高度的过电位 - 电化学反应的实际潜力与理论潜力之间的差异 - 一种键在过程中的一个关键半反应，氧气进化反应或oer 。“

半反应是氧化还原的两部分中的两部分，或还原氧化，电子在两个反应物之间转移的反应;还原是指上的电子，氧化意味着输掉电子。

半反应的概念通常用于描述电化学细胞中的内容，并且通常使用半反应作为平衡氧化还原反应的方法。过度归属于理论电压与导致电解所需的实际电压之间的裕度 - 通过电流施加驱动的化学反应。

“通过降低过电位，电催化剂对促进水分裂反应至关重要，但显影高性能电催化剂远非直接，”冯说。“其中一个主要障碍是在电化学操作期间缺乏有关电催化剂的不断发展的信息。理解伊尔电催化剂的结构和化学演化对于开发高质量的电催化剂材料，以及又能源可持续性至关重要。“

冯和合作者使用了一套先进的表征工具来研究酸电解质中最先进的Oer电催化剂，锶抗体（SRIRO3）的原子结构演变。

“我们希望了解欧瑞州欧瑞历史新高活动的起源 - 比普通商业催化剂，氧化铱高1000倍，”冯说。“在OSU的西北部纳米技术基础设施网站上使用Argonne和基于实验室的X射线光电子能谱的Syscuchrotron的X射线设施，我们观察了Oer中Sriro3的表面化学和结晶到 - 无定形转变。”

观察结果导致深入了解锶亚亚酯的突发力的工作能力很好地进行了深入了解。

“我们的详细，原子标度发现说明了活性锶酰亚化层如何在锶抗体上形成，并指向晶格氧激活和耦合离子扩散对活性OER单元的偶极离子扩散的关键作用，”他说。

冯某补充说，该工作提供了深入了解施加潜力如何促进在电化学界面处形成功能性非晶层，并导致更好的催化剂设计的可能性。

参考：“SRIRO3电催化剂的”非形态机制：氧气氧化还原是如何发起离子扩散和结构重组“，由湾万，约翰W.Freeland，Jan Kloppenburg，Guido Petretto，Jocienne N.Nelson，鼎元Kuo，Cheng-Jun Sun，Jianguo Wen，J.Trey Diuly，Gregory S 。赫尔曼，永奇洞，荣辉寇，景莹孙，朔辰，凯尔米申，Darrell G. Schlom，Gian-Marco Rignanese，Geoffroy Hautier，Dillon D. Fong，Zhenxing Feng，Hua Zhou和Jin Suntivich，1月20日8月8日，科学推进.DOI：
10.1126 / sciadv.abc7323

与冯合作是化学工程格雷戈里·赫尔曼，俄勒冈州国家科学基金会资助的西北部纳米技术基础设施，并达到了前博士。 Osu和现在在瑞士苏黎世大学的一名博士后研究员。

还为该研究提供了贡献，是来自中国与休斯顿大学的理智大学大学的UniversitéCatulyde Louvain的研究人员。