Ru/β-Co(OH)₂异质界面

工业级氨电合成

通过原位重构形成的Ru/β-Co(OH)₂异质界面减弱了与中间体的d-p轨道杂化，在极低电位下实现工业级电流密度和高法拉第效率，并可用于硝酸盐污水处理和锌-硝酸盐液流电池。

Zhu, Weijie · Fen, Yao · Wu, Qiongfei · Qiu, Jiang · Jinxian, Wang · 王周成 · 梁汉锋

Energy and Environmental Sciences 2023

具体参数

电流密度

{'zh': '-500', 'en': '-500'} mA cm⁻²

氨法拉第效率

{'zh': '98.78', 'en': '98.78'} %

硝酸盐浓度

{'zh': '13-31', 'en': '13-31'} ppm

功率密度

{'zh': '29.87', 'en': '29.87'} mW cm⁻²

氨产率

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

Ru/Co摩尔比

{'zh': '3.08', 'en': '3.08'} at%

技术优势

接近热力学极限

在0.01 V vs. RHE即可达到工业级电流密度，说明过电位极低，能量效率高。

选择性接近100%

氨法拉第效率高达98.78%，几乎全部电子用于产氨，副反应少。

可净化污水

能直接处理硝酸盐污水，将硝酸盐浓度降低至13-31 ppm。

可用于液流电池

组装的锌-硝酸盐液流电池功率密度达29.87 mW cm⁻²，产氨速率0.38 mmol h⁻¹ cm⁻²。

应用场景

• 硝酸盐还原催化剂：替代贵金属基催化剂，在低电位下高效还原硝酸盐为氨。
• 锌-硝酸盐液流电池：作为正极催化剂，同时产氨并输出电能。
• 氨合成：以硝酸盐为原料，在常温常压下电催化合成氨。
• 硝酸盐污水处理：将污水中硝酸盐转化为氨，同时降低浓度至排放标准。