华东理工大学化学与分子工程学院教授邢明阳团队联合资源与环境工程学院副教授付鹏波团队，成功构建了拓展型高级氧化耦合压电催化体系，并将该体系应用于压电催化海水制氢资源化过程，基于此体系构建的中小型旋流器能耗更低，有望取代现有超声机，成为实验室以及未来产业化首选的压电催化产氢装备。相关研究成果近日发表于《德国应用化学》。
压电效应是指某些材料在受到机械应力时产生电荷，或在施加电场时发生形变的现象，在传感器与换能器、环境与能源催化等多个领域具有应用前景。然而，在能源催化领域的实际应用中，由于缺乏高效反应装置、催化剂在放大过程中面临失活等问题，限制了压电效应的进一步工程化发展。
在前期研究的基础上，研究团队通过批量合成硫化钼（MoS2）压电催化剂，并以商品化微米铁粉（μm-Fe0）为无机助催化剂、过硫酸钾（PDS）为热力学助剂，成功构建了拓展型高级氧化耦合压电催化体系。
研究团队将该体系应用于压电催化海水制氢资源化过程，并进一步将水力旋流器与该催化体系结合，构建了水力旋流激发的规模化压电催化海水制氢系统，达到了0.73L/h的产氢速率。
研究团队同时测试了规模化压电催化过程中的宏观能量利用率。结果显示，水的机械能转换成氢能的效率达到了36.82%，电能转化为氢能的效率为传统超声机的140倍以上，能耗则与工业电解水制氢技术十分相近。将实验体系从50mL放大到20L，该体系成功保持了80%以上的催化活性，展现了水力激发的规模化压电海水制氢潜力。
相关论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202504749
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