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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

來(lái)源:中國(guó)科學(xué)報(bào)

日,中科院大連化學(xué)物理研究所研究員鄧德會(huì)團(tuán)隊(duì)與青島理工大學(xué)副教授關(guān)靜合作,將鎧甲催化劑制備成電極,構(gòu)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(guān)研究結(jié)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(guò)剩電力轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能,在用電高峰期將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為氫氣。這一策略可以緩解電力生產(chǎn)與消耗之間存在的時(shí)空不衡問(wèn)題,對(duì)實(shí)現(xiàn)電能的高效利用具有重要意義。但目前,構(gòu)建高效、大容量的解耦裝置仍存在挑戰(zhàn)。

團(tuán)隊(duì)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(zhì)構(gòu)建電解水解耦裝置。此裝置在用電低谷期將過(guò)剩電力儲(chǔ)存為還原態(tài)多硫化物離子的化學(xué)能,在用電高峰期氧化多硫化物離子,實(shí)現(xiàn)氫氣的低能耗制備。

在恒電流測(cè)試中,該產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)氫500小時(shí),展現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定和較高的產(chǎn)氫能力。

理論計(jì)算發(fā)現(xiàn),鎧甲催化劑的優(yōu)異活源于金屬內(nèi)核和石墨烯殼層上的氮原子對(duì)石墨烯殼層電子結(jié)構(gòu)的協(xié)同調(diào)變,從而促進(jìn)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(yīng)用于智能電網(wǎng)構(gòu)建。

標(biāo)簽: 多硫化物離子 過(guò)剩電力 電網(wǎng)系統(tǒng) 智能電網(wǎng)

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