Cr³⁺掺杂Ni₃S₂电极

高选择性制亚硝酸盐

路易斯酸Cr³⁺位点作为羟基泵,将OH⁻动态溢流到相邻Ni位点,触发尿素到亚硝酸盐的高选择性路径,同时实现节能产氢。

Chao, Fan · 张萌 · 李运超 · Yali, Zhang · 王艳琴 · 巩飞龙 · Jian, Liu

Nature Communications 2026

参数信息

亚硝酸盐产率
120.98 mg h⁻¹ cm⁻²
产氢能耗
3.7 kWh m⁻³
充电电位差
288 mV
处理尿素收益
1210.5 $ t⁻¹

技术优势

选择性开关

Cr³⁺位点选择性吸附OH⁻并溢流到Ni位点,使尿素氧化路径从N₂/CO₂转向NO₂⁻。

能耗更低

同一装置中尿素氧化产氢比传统水电解能耗更低,500 mA cm⁻²下仅3.7 kWh m⁻³。

充电更省电

以尿素氧化替代析氧反应,Zn-尿素-空气电池充电电位比Zn-空气电池低288 mV,减少外部电能消耗。

经济可行

技术经济分析表明在400 mA cm⁻²电流密度下处理每吨尿素可产生正收益$1,210.5,具备商业应用潜力。

应用场景