NiCoP 阵列作为电子储层在无膜电化学反应器中实现节能氨分解与氢回收的关键作用

项目概述

在本研究中，团队通过定向调控 NiCoP 阵列“电子储层”的电子存储与释放行为，开发出一种新型无膜电化学反应器，实现了废水中氨的高效去除与高纯度氢气的同步回收。在除氨反应池中，基于电催化析氯的间接氧化过程有效降解了氨氮，阴极产生的电子则被处于氧化态的 NiCoP 阵列辅助电极稳定储存；在产氢反应池中，处于还原态的 NiCoP 阵列释放电子，并在阴极高效还原水产氢，获得了纯度接近 100%、法拉第效率达 90.8% 的高品质氢气。通过周期性调换两组辅助电极的位置，得益于 NiCoP 阵列优异的可逆储/放电子性能，该反应器在 30 轮循环中均保持了高度稳定的运行状态。该概念验证反应器为高能耗废水治理过程中的能源回收提供了全新的发展路径。封面视觉紧扣“废水净化与绿氢赋能智慧城市”的闭环生态逻辑：前景通透的双反应槽生动再现了污水注入、间接电催化脱氨与高纯 H2 气泡生成的微观物理化学动态，黄色电子流（e⁻）在 NiCoP 阵列电极之间穿梭传导；左侧回收的氢气通过全封闭管道直接输送至背景中的现代化加氢站与城市交通枢纽，右侧净化后的清水顺畅排入碧海，诗意呈现了微观界面电催化赋能宏观低碳循环经济的愿景。