分会

第六十一分会：能源化学

摘要

随着我国对海洋资源利用的深入开展，水下设备使用日益频繁，对水下电源的要求也越来越高。镁/海水电池直接以海水为电解质，理论比能量高，海洋适用性好，是水下设备的理想电源。镁/海水电池阴极发生水还原析氢反应（HER），该反应在中性海水中动力学相当缓慢，严重制约镁/海水电池性能。开发高性能电催化剂，降低阴极极化对提升电池放电性能至关重要。铂基催化剂作为高效阴极析氢催化剂，其高成本和稀缺性极大地阻碍了其大规模应用。因此，开发高活性和低成本的非贵金属阴极来替代铂基材料是镁/海水电池商业化应用的关键所在。 本报告着重介绍课题组近年来在高效、廉价非贵金属基海水析氢催化剂及镁/海水电池应用方面的研究进展。围绕析氢反应中活性位点、电子转移和水解离等关键因素，设计制备了多孔CoP/Co2P异质结、过渡金属掺杂/晶格扭曲的1T/2H-MoSe2纳米片、Ni/V2O3及MoNi/NiMoO4肖特基异质结催化剂。其中，MoNi/NiMoO4肖特基异质结在碱性和海水介质中获得10 mA cm-2电流密度时的过电位分别仅为29和256 mV，显著优于商业20%Pt/C。此外，使用MoNi/NiMoO4肖特基异质结阴极制备的镁/海水电池显示出优异的放电性能，峰值功率密度高达21.07 mW cm-2，为目前已报道镁/海水电池性能最高值。卓越的电池性能归因于肖特基异质界面能够促进水的解离并加快电荷转移动力学，更利于表面氢的生成。上述工作为设计高效低成本镁/海水电池析氢阴极提供了范例和指导。

关键词

非贵金属催化剂;肖特基电极;海水制氢;镁/海水电池

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