石墨烯——可再生能源更近一步

石墨烯可能會將可再生能源的未來引入更近一步。一種新型電極可以在酸性條件下完成析氫反應，使得該技術既便宜又有效。這一過程得益於一種智能石墨烯。

在綠色經濟中，電解水生氫對能量儲存至關重要。然而，最大的障礙之一是貴金屬電極的高昂成本。廉價的非貴族金屬雖然可以工作，但主要是在鹼性條件下，而且反應電力短缺; 更有效的酸相反應需要像鉑這樣稀有的金屬金屬。更糟糕的是，酸性電解質具有腐蝕性，並會侵蝕掉核心金屬。

現在，研究人員發現「多孔」石墨烯可以解決這個問題。他們使用氮摻雜石墨烯薄片封裝鎳-鉬電極合金。至關重要的是，石墨烯被打滿了納米大小的孔，就像一個過濾器。在研究中，他們表明，在酸性條件下，新型析氫反應體系使用常規非多孔石墨烯的性能明顯優於電極。

在電極中使用石墨烯並不是什麼新東西——這種柔韌的導電碳片是包裹在核心金屬上的理想材料。然而，在保護金屬免受腐蝕的同時，石墨烯也抑制了它的化學活性。在新系統中，最重要的孔以兩種方式促進了反應，而完整的石墨烯部分保護了金屬。

研究報告的合著者凱龍虎表示：「我們通過用二氧化硅納米粒子裝飾鎳-鉬表面來創造孔洞，然後，當我們沉積石墨烯層時，在納米粒子的位置留下了空隙 ，事實上，這不僅僅是空隙 - 它們被稱為」邊緣「的化學活性脊環所環繞，從技術上講，這些條紋是結構缺陷，但它們驅動電極的化學。「

與普通的石墨烯相比，條紋更加親水。這在酸性溶液中吸引水合氫離子，它在兩種析氫反應機制中起著至關重要的作用。條紋也很適合吸附單個的氫原子，這為其他重要的析氫工藝提供了額外的表面積。結果，氫氣的產生與傳統但昂貴的鉑-碳電極一樣有效。於此同時，石墨烯的無孔部分延遲了金屬催化劑溶解在酸中。

「這是一個用於氫析出電極的多功能新概念，我們的目標是最小化所需反應電壓，因此，它不僅僅只限於一種特定的催化劑，我們通過優化孔的尺寸和數量，專門針對鎳-鉬調整了多孔石墨烯層，令人印象深刻的是催化劑在酸性條件下依舊穩定，儘管存在漏洞，未來，多孔石墨烯定製各種金屬，從而全面推廣清潔能源。」

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