Low Temperature Thermal and Solar Heating Carbon‐Free Hydrogen Production from Ammonia Using Nickel Single Atom Catalysts

材料科学 分解水 催化作用 离子键合 碳纤维 产量(工程) 共价键 Atom(片上系统) 无机化学 冶金 离子 复合材料 有机化学 化学 复合数 嵌入式系统 光催化 计算机科学
作者
Yaguang Li,Qingqing Guan,Guangyao Huang,Dachao Yuan,Fei Xie,Kailuan Li,Zhibo Zhang,Xingyuan San,Jinhua Ye
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:12 (45) 被引量:44
标识
DOI:10.1002/aenm.202202459
摘要

Abstract Catalytic splitting NH 3 to H 2 is one of the foundations for building a carbon‐free H 2 energy system but requires NH 3 splitting catalysts that are highly active and durable at low temperatures. Although various non‐noble catalysts have been designed, NH 3 splitting still operates at relatively high temperatures (600–850 °C). Herein, theoretical calculations predict that the Ni single atoms can change the bonding mode of NiN from covalent bond to ionic bond to boost the NH 3 splitting activity. Further, Ni single atoms supported on CeO 2 nanosheets (SA Ni/CeO 2 ) are synthesized by the sol–gel method, which exhibits a robust 3.544 mmol g −1 min −1 of H 2 yield speed of NH 3 splitting at 300 °C, superior to all non‐noble catalysts and most of the noble catalysts. Combing with the homemade solar heating device, the one sun‐driven NH 3 splitting over SA Ni/CeO 2 shows a stable H 2 yield of 1.58 mmol g −1 min −1 , 100 times the record value of advanced weak solar‐powered NH 3 splitting, demonstrating the potential for practical application in carbon‐free H 2 systems.
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