JACS：原子氢在单层石墨烯上的电化学存储

实现高密度安全地储存和运输氢气（H₂）为将氢燃料电池应用于汽车提供了一种有效的解决方案。在这方面，原子氢在单层石墨烯（SLG）上的稳定化学吸附似乎是一个完美的解决方案，其理论最大储氢量为7.7 wt %。然而，实现氢化石墨需要极端的温度和压力。或者，在温和的条件下，通过质子在固/液体系中的电还原，可以很容易产生氢吸附原子。

近日，厦门大学詹东平教授，韩联欢，法国巴黎文理研究大学Christian Amatore报道了通过Pt电催化的溢流-表面扩散-化学吸附机理，成功在SLG上电沉积稳定的原子氢原子单层，并对该机理进行了充分的电化学表征。

文章要点

1）研究人员利用非原位拉曼光谱实验，包括H/D同位素分析，用摆动模式表征C···H或R·C···D吸附键的存在，研究了常温下SLG上化学吸附氢原子的稳定性。分别测得10⁻⁵ cm² s⁻¹和2 1.34 kJ mol⁻¹（每个位点0.22 eV）的位点-跳跃表面扩散系数和相应的活化吉布斯自由能。

2）在常温条件下，SLG上H_ad的吸附容量为6.6 wt%，高于能源部公布的2025年目标（5.5 wt%）。

3）由于H_ad化学吸附的石墨烯可以通过温和的加热释放出H₂，这些结果表明，石墨烯上的Pt电催化的溢出-表面扩散-化学吸附机制是一种很有前途的储氢过程。

参考文献

Quanfeng He, et al, Electrochemical Storage of Atomic Hydrogen on Single Layer Graphene, J. Am. Chem. Soc., 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c05253

https://doi.org/10.1021/jacs.1c05253