氮掺杂多孔生物炭

稻壳基节能制氢

以稻壳为原料，通过KOH活化和尿素掺杂构建多级蜂窝孔与丰富吡啶氮，在生物炭辅助水电解中实现低起始电位，为废弃生物质高值化与节能制氢提供双赢路径。

陈会 · Chengyu, Zhang · Zhenghao, Mao · Yunxiao, Lu · Yue, Liu · 曾令艳

International Journal of Hydrogen Energy 2026

参数信息

起始电位

1.0 V

最佳操作温度

70 °C

生物炭最佳投加量

10 g/L

技术优势

起始电位低至1.0 V

优化的NBC600-1.5阳极在生物炭辅助电解中起始电位约为1.0 V（vs. Hg/Hg₂SO₄），显著低于传统OER所需电位，降低制氢能耗。

多级孔道提升活性位点利用率

KOH活化与尿素掺杂共同构造出蜂窝状多级孔结构，吡啶氮含量丰富，使反应物更易接触活性位，界面电子转移得到优化。

稻壳变废为宝

以农业废弃物稻壳为原料制备出高性能氮掺杂生物炭，兼备废弃物资源化与节能制氢双重功能。

应用场景

• 生物炭辅助水电解制氢：替代高能耗析氧反应，以生物炭氧化降低制氢电耗。
• 生物质衍生电催化剂：以农业废弃物为前驱体，制备廉价高活性的氮掺杂碳催化剂。
• 碳基催化材料：通过孔结构与氮掺杂调控碳材料表界面，提升电催化性能。
• 农业废弃物资源化：将稻壳转化为高附加值电极材料，实现固废资源化。
• 节能制氢：用生物炭辅助电解替代传统水电解，降低制氢能耗。