便攜式鋅空電池驅動水分解

據materialsviewschina報道：在石油、天然氣等不可再生能源日益短缺的今日
，發展高效
、穩定、清潔、廉價的新型產能方式備受矚目。電催化水分解由於綠色環保、產品純度高以及製得氣體(H2/O2)的高效率被認為是目前最具發展潛力的技術之一。但是，電催化水分解具有較高的理論電壓1.23 V

，muqiandeshouduandoushiliyonggongyeshengchandedianlaidianjieshui，benzhishanghaishizaixiaohaoyouxiandebukezaishengziyuan。yinci，gaijishudehexinwentishiruhedafujiangdiqifenjiedianya
，xunzhaoxinxingdeketidaidianyuangongying。qizhong，kaifalianjia、易製備的高效多功能電催化材料，並設計自驅動裝置是改研究工作的亮點。

近日，蘭州大學席聘賢教授課題組與北京大學郭少軍教授課題組共同在Advanced Materials雜誌上發表題為“Oxygen Vacancies Dominated NiS2/CoS2 Interface Porous Nanowires for Portable Zn−Air Batteries Driven Water Splitting Devices”的研究論文。研究人員通過缺陷控製將NiCo2O4納米線陣列與硫粉在300度反應獲得NiS2和CoS2界麵納米線陣列；之後巧妙的利用硫化物在OER過程中的表麵氧化，在1.6 V電壓下測試6 h獲得表麵氧空位主導的NiS2/CoS2多(duo)孔(kong)界(jie)麵(mian)納(na)米(mi)線(xian)陣(zhen)列(lie)。得(de)益(yi)於(yu)表(biao)麵(mian)的(de)氧(yang)空(kong)位(wei)和(he)本(ben)身(shen)的(de)界(jie)麵(mian)結(jie)構(gou)，以(yi)及(ji)多(duo)孔(kong)納(na)米(mi)線(xian)陣(zhen)列(lie)等(deng)結(jie)構(gou)特(te)征(zheng)，使(shi)得(de)該(gai)材(cai)料(liao)具(ju)有(you)優(you)良(liang)的(de)電(dian)催(cui)化(hua)性(xing)能(neng)。在(zai)堿(jian)性(xing)（1 M KOH）條件下，達到10 mA cm−2電流密度僅需235 mV過電位
，同時可以在該電流密度下保持穩定催化70 h
；同時
，DFT計算進一步證明表麵氧空位對原有硫化物電催化性能的提升。此外，表麵氧空位主導的NiS2/CoS2多孔界麵納米線還具有優良的HER和ORR性能。便攜式鋅空電池的設計組裝進一步實現了該材料在能源轉換方麵的應用
；該鋅空電池具有1.49 V的開路電壓和穩定的充放電性能。以兩節串聯的鋅空電池為電力驅動
，以表麵氧空位主導的NiS2/CoS2多孔界麵納米線陣列為陰陽極，設計組裝的自驅動水分解裝置

，具有很好的性能和穩定性，同時H2/O2的生產效率均接近100 %。該成果為傳統過渡金屬催化材料的改性修飾提供了新的思路
，以及為高效自驅動水分解裝置的研發開辟了新路徑。相關文章在線發表在Advanced Materials（DOI: 10.1002/adma.201704681）上。本文的第一作者是蘭州大學博士研究生殷傑。