通过微生物电解池（MEC）生产生物氢已经向开发合适且具有成本效益的阴极催化剂发展。在这个研究中，两种石墨烯杂化金属氧化物纳米复合材料用作催化剂，磷酸盐缓冲液阴极电解液中，在制糖业废水作为底物的MEC中运行以研究制氢。电化学表征显示出NiO.rGO涂层阴极的性能更好，与NF和Co₃O₄.rGO阴极相比，该涂层在600 mV电压下的过电势较小，并且在Nyquist图中具有最低的电阻。实验结果表明，在1.0 V的施加电压下，NiO.rGO纳米复合材料的最大产氢率为4.38±0.11 mmol/L/D，库伦效率为65.6％，阴极氢回收率为20.8％。就生产生物氢而言，MEC性能比Co₃O₄.rGO和未镀膜的NF高1.19倍和2.68倍。因此，在MEC中使用工业废水，证明了经济的杂化纳米复合催化剂可实现能源和环境的可持续性。
 
Figure 1. （a）Co₃O₄.rGO和（b）NiO.rGO纳米复合材料的SEM图像。
 

Figure 2. （a）NiO.rGO和（b）Co₃O₄.rGO纳米复合材料的EDX分析。
 

Figure 3. （a）两个涂层阴极与NF的线性扫描伏安图。（b）在磷酸盐缓冲溶液中，施加电压1.0 V时，MECs中不同阴极的电流密度。
 

Figure 4. 两个涂层阴极以及NF的奈奎斯特图。
 

Figure 5. 5天的生产周期中氢气的累积生产率。
 
      相关研究成果于2020年由印度国家技术研究所Samsudeen Naina Mohamed课题组，发表在International journal of hydrogen energy（2020, 45, 7647-7655）上。原文：Enhancing biohydrogen production from sugar industry wastewater using metal oxide/graphene nanocomposite catalysts in microbial electrolysis cell。

摘自《石墨烯杂志》公众号：