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摘要
传统炭辅助电解水制氢技术将煤、生物质等碳源直接加入阳极室形成浆液，受炭颗粒、氧化基团和电极之间传递影响，反应速率慢，只有在低电流密度下才能实现电解制氢能耗的降低。以煤为碳源、碱活化生物质为黏结剂、石墨为导电颗粒，通过共成型和共热解工艺获得煤基型焦牺牲阳极，并用于炭辅助水电解制氢过程，可在高电流密度下（50 mA/cm~2）显著提高炭辅助水电解制氢效率。电化学测试和阳极材料表征表明，煤基型焦牺牲阳极通过自身的牺牲（被氧化）强化阴极反应，进而实现水电解制氢电化学性能的提高。型焦牺牲阳极在1.23 V(vs. RHE)时，制氢电流密度是铂阳极的87倍，Tafel斜率降低了41%。煤基型焦阳极在50 mA/cm~2电流密度下阴极产氢速率是铂阳极体系的2.47倍，但电极电位仅为铂阳极的85%。SEM、TGA、BET、FT-IR和XPS结果表明，电解后牺牲阳极自身被氧化，羧基类C=O键被氧化生成CO_2，醚类C–O含量显著增加。研究成果为炭辅助电解水制氢技术提供了全新思路与参考。
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