单原子催化在海洋能源领域的应用

doi:10.7503/cjcu20220324

摘要/Abstract

摘要：

海洋是未来人类社会重要的能源宝库, 其中蕴藏了储量庞大且形式多样的能源, 海洋能源与资源的高效转化与获取对实现“双碳目标”具有重要意义. 催化技术是提高能源与资源利用效率和转化速率的关键技术, 对于海洋巨大的资源储量, 其显得更为重要. 单原子催化剂具有优异的可调控性、高选择性和高活性位点利用率, 与海洋环境相容的单原子催化剂表现出良好的应用潜力. 本文对单原子催化在海洋氢能、海洋能源转化和海水提铀等海洋能源领域的研究进行了综合评述, 并对单原子催化在海洋能源领域的发展前景进行了展望.

关键词: 海洋能源, 单原子催化, 氢能, 海水电池, 海水提铀

Abstract:

The ocean is an important energy treasure house for human society in the future， and contains huge reserves of energy in various forms. Catalytic technology is a key technology to improve the utilization efficiency and conversion of energy and resources， and it is even more important in terms of the huge resource reserves of the ocean. Single-atom catalyst have excellent tunability， high selectivity， and high active site utilization. Therefore， single- atom catalysts compatible with the marine environment show superior application potential. Herein， the research progress of single-atom catalysis in the fields of marine hydrogen energy， marine energy conversion and seawater uranium extraction is systematically summarized. Moreover， comprehensive perspectives are given to guide the further research and development of single-atom catalysis in marine energy.

Key words: Marine energy, Single-atom catalysis, Hydrogen energy, Seawater battery, Uranium extraction from seawater

中图分类号:

O643

TrendMD:

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图/表 4

Fig.2 Chronopotentiometric curves of Pt@CoP and Pt/C in seawater(A)[14], current density?potential curves of the electrolyzer and two perovskite tandem cells under dark and light(B)[19] and the pourbaix diagram of an aqueous saline electrolyte(C)[24]（A） Copyright 2020， Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA， Weinheim；（B） Copyright 2022， RSC Publishing；（C） Copyright 2016， Wiley-VCH GmbH.

Fig.3 Schematic illustration of dissolved oxygen seawater battery(A)[9], galvanostatic discharge curves of seawater battery in natural seawater at different latitude and longitude(B)[9], schematic illustration of the flow cell to produce H2O2 and Cl2(C)[27]（B） The insets show photos of two SWBs used to light LEDs that spell “ocean” in seawater without an additional O2 supply. （A， B） Copyright 2021， Wiley-VCH GmbH；（C） Copyright 2021， RSC Publishing.

Fig.4 Schematic of a plausible reaction mechanism for the Fe?N x ?C?R catalyzed extraction of uranium from seawater(A)[30], photographs of the Fe?N x ?C?R electrode in spiked seawater(initial uranium concentration of ca.1000 mg/L) during electrocatalytic extraction(B)[30], schematic diagram for antimicrobial and uranium adsorption mechanisms of polyacrylamidoxime?cobalt(PAO?Co) adsorbent(C)[31], antibacterial activity of PAO?Co against the tested marine bacteria and algae(D)[31]（A， B） Copyright 2021， Wiley?VCH GmbH；（C， D） Copyright 2022， Wiley?VCH GmbH.

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