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邹吉军/黄振峰Adv. Sci.:析氢电催化剂用于水分解的最新进展

on style="white-space: normal; margin-left: 8px; margin-right: 8px; margin-bottom: 1em; line-height: 1.75em;">对化石燃料的过度依赖导致了大部分CO2排放,影响了气候变化。一种有前途的化石燃料替代品是绿色氢气,它可以通过可再生电力的水电解来生产。然而,目前研究的析氢电催化剂的种类和复杂性增加了催化理论、催化剂设计和制备以及表征方法的整合难度。基于此,天津大学邹吉军教授和黄振峰教授(共同通讯作者)等人报道了包括贵金属和过渡金属在内的先进电催化剂对HER的内在效应和外在效应的最新进展。

在文中,作者首先简要介绍了HER的热力学和动力学,以及HER的传统和新型的描述符。然后,深入探讨了基于内在和外在效应对电催化剂的合理设计、制备、机理理解和性能提升。接着,进一步简要总结了质子交换膜(PEM)和阴离子交换膜(AEM)水分解技术的最新进展。最后,提出了HER的挑战和前景。作者希望这篇综述可以为更先进的水分解电催化剂的设计和开发提供有价值的指导和进一步的见解。
未来的一些发展方向:
1)对碱性条件下的机理进行深入、系统的研究;
2)通过海水分解制氢,避免使用有限的淡水资源;
3)应大力开发用于水电解制氢的低含量Pt或无Pt催化剂;
4)高效HER电催化剂的开发应满足工业中对高电流密度和温度的要求;
5)应优先考虑催化活性位点的准确识别和表征,以便在原子水平上了解催化机理并设计有针对性的电催化剂;
6)人工智能、机器学习和高通量理论计算等新兴技术也被用于发现新的高级描述符,从而促进催化剂设计策略的发展。
Rational Design of Better Hydrogen Evolution Electrocatalysts for Water Splitting: A Review. Adv. Sci., 2022, DOI: 10.1002/advs.202200307.
https://doi.org/10.1002/advs.202200307.


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