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鞏金龍第42篇Angew.：Ni/In2O3催化劑助力太陽能析氫！

來源：時(shí)間：2023-09-18 15:14:08 瀏覽：1088次

第一作者：Xianghong Li

通訊作者：鞏金龍教授、王拓教授

通訊單位：天津大學(xué)

DOI: 10.1002/anie.202301901

01

研究背景

化石燃料的過度消費(fèi)導(dǎo)致了大氣中CO₂的濃度不斷增加，從而導(dǎo)致了全球變暖。然而，化石燃料產(chǎn)生H₂伴隨著CO₂的形成，不可避免地在CO₂利用過程中引入碳。為在分布式應(yīng)用場景下實(shí)現(xiàn)小規(guī)模間歇波動(dòng)的連續(xù)反應(yīng)，非常需要調(diào)節(jié)催化劑界面環(huán)境和化學(xué)吸附能力以適應(yīng)波動(dòng)的反應(yīng)條件。基于此，天津大學(xué)鞏金龍教授、王拓教授等人報(bào)道了一種分布式清潔CO₂利用系統(tǒng)，通過設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)In₂O₃催化劑中可控氧空位（V_o），緩解了分布式小規(guī)模CO₂加氫系統(tǒng)中太陽能產(chǎn)生的H₂不穩(wěn)定的問題，并可以匹配小規(guī)模分布CO₂加氫系統(tǒng)中清潔能源能量的間歇和波動(dòng)特性。

02

文章要點(diǎn)

1、作者構(gòu)建了一個(gè)小規(guī)模的CO₂氫化系統(tǒng)，以適應(yīng)太陽能生產(chǎn)的間歇性和波動(dòng)供應(yīng)的太陽能制氫的分布式應(yīng)用。將Ni引入In₂O₃降低了不穩(wěn)定H₂供給下加速反應(yīng)的H₂解離能。Ni的引入將反應(yīng)的響應(yīng)時(shí)間從42 min減少到12 min，使9 h內(nèi)H₂波動(dòng)的適應(yīng)范圍增加了15倍。

2、通過設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)In₂O₃催化劑中可控V_o，緩解了分布式小規(guī)模CO₂加氫系統(tǒng)中太陽能產(chǎn)生的H₂不穩(wěn)定的問題，并可以匹配小規(guī)模分布CO₂加氫系統(tǒng)中清潔能源能量的間歇和波動(dòng)特性。

03

圖文展示

圖1.集成CO₂加氫與水電解系統(tǒng)的組分和循環(huán)元件

圖2. Ni/In₂O₃催化劑的表征

圖3. Ni/Ni₂O₃的催化性能

圖4.原始In₂O₃和Ni/In₂O₃的表征

圖5.主要反應(yīng)機(jī)理

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