双金属RuCo预催化剂

发电同时产氨

一种能同时净化含肼与硝酸盐废水、发电并副产氨的双金属预催化剂，让废水处理从耗能变为产能。

Zhu, Weijie · Zhang, Xiaoyi · Fen, Yao · Huang, Runping · Chen, Yue · Chen, Chaolong · Fei, Jiawei · Chen, Yunqing · 王周成 · 梁汉锋

Angewandte Chemie - International Edition 2023

具体参数

峰值功率密度

{'zh': '12', 'en': '12'} mW cm-2

氨产率

{'zh': '0.38', 'en': '0.38'} mmol h-1 cm-2

连续运行时间

{'zh': '20', 'en': '20'} h

运行电流密度

{'zh': '100', 'en': '100'} mA cm-2

技术优势

废水处理不再耗能

电池利用肼和硝酸盐的氧化还原反应自发进行，在净化废水的同时输出电力，峰功率密度12 mW cm⁻²。

副产高价值氨

硝酸盐在阴极被还原为氨，产率达0.38 mmol h⁻¹ cm⁻²，可回收为燃料或化学品。

长时间稳定运行

电池在100 mA cm⁻²电流密度下连续工作20小时，表明该预催化剂具有良好的稳定性。

副产氢气燃料

产生的电力可驱动肼电解槽，进一步制备氢气，拓宽能量转化途径。

应用场景

• 电催化废水处理：直接用电池反应降解肼和硝酸盐，无需额外能量输入。
• 液流电池：以液流电池形式实现废水处理与电能输出的一体化。
• 双金属催化剂：RuCo双金属预催化剂提高肼氧化和硝酸盐还原的反应速率。
• 农业废水处理：处理含硝酸盐的农业径流并副产氨，降低处理成本。