Med den ökade globala energiefterfrågan och miljöföroreningar har utvecklingen av hållbar energi för att minska förbrukningen av fossila bränslen (som olja, naturgas och kol) blivit nyckeln till att uppnå en hållbar utveckling av det mänskliga samhället.
Väteenergi anses vara den idealiska alternativa energin på grund av dess höga energitäthet, föroreningsfria förbränning och olika användningsformer.
Väteproduktion från vattenklyvning inkluderar katodisk väteutvecklingsreaktion (HER) och anodisk syreutvecklingsreaktion (OER), som har egenskaperna för grönt miljöskydd, flexibel produktion och hög renhet, och är en av de idealiska gröna produktionsteknikerna. Den inneboende långsamma kinetiken för den anodiska syreutvecklingsreaktionen resulterar dock allvarligt i låg väteproduktionseffektivitet hos katoden.
Dessutom, under processen med vattenelektrolys, starkt oxiderande väteperoxid (H2 O2 ) kommer att produceras, vilket minskar filmens livslängd för elektrolytiskt vatten och hindrar den praktiska tillämpningen av elektrolytisk vattenteknik. Därför är det angeläget att utveckla nya högeffektiva, stabila och högförädlade elektrolytiska vattenkatalysatorer.
Hybridvattenelektrolyskonfigurationen (HWE) som kombinerar termodynamiskt gynnsamma oxidationsreaktionsprocesser vid anoden och HER vid katoden kommer in på platsen som ett särskilt attraktivt alternativ för att maximera H2 produktion.
Ännu viktigare, att ersätta den tröga OER-processen med termodynamiskt gynnsammare oxidationsreaktioner ger banbrytande för att berika högeffektivt energibesparande H2 produktion, samtidigt som det möjliggör ytterligare funktioner som att rena industriellt avloppsvatten och skapa kemikalier med högt förädlingsvärde.
Därför är det nödvändigt att nominera lämpliga synergistiska elektrokatalyskonfigurationer baserade på elektrokemiska föreskrifter för elektrokopplade katalytiska processer.
Nyligen granskade ett forskarlag under ledning av prof. Qinfang Zhang från Yancheng Institute of Technology, Kina, några viktiga riktlinjer för upptäckten av effektiva multifunktionella hybridvattenelektrolyssystem (HWE) för samgenerering av energibesparande H 2 och högt förädlade produkter. En översikt över HWE-systemet presenteras först, åtföljd av en diskussion om design och konstruktion av högreaktiva/selektiva/stabila elektroder/elektrokatalysatorer för anodoxidation av organiska/biomassasubstrat.
Den djupgående förståelsen av möjliga reaktionsmekanismer ur både experimentella och teoretiska perspektiv belyses för att främja effektiviteten av synergistisk elektrokatalys. De senaste forskningsgenombrotten inom området HWE-teknik granskas med eftertryck, vilket ger nytt utrymme för lågspännings-H2 generering från avfallsprodukter och förnybara råvaror.
Att föreslå utsikterna för befintliga utmaningar med vissa möjligheter för framtida forskningsriktningar presenteras också i detta arbete. Resultaten publicerades i Chinese Journal of Catalysis .
Mer information: Diab khalafallah et al, Energibesparande elektrokemisk väteproduktion via kogenerativa strategier i hybridvattenelektrolys:Senaste framsteg och perspektiv, Chinese Journal of Catalysis (2023). DOI:10.1016/S1872-2067(23)64544-9
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
