Forskningsfremskridt for lagdelt dobbelthydroxidbaseret elektrokatalysator til vandspaltning

I forbindelse med den gradvise udtømning af fossile brændstoffer og energikrisen har brintenergi tiltrukket bred opmærksomhed på grund af dens ultrahøje energitæthed og miljøvenlige egenskaber. Det meste af brintproduktionen er dog stadig afhængig af fossile brændstoffer, med mindre end 1 million tons produceret som lavemissionsbrint i 2021, hvilket betyder, at det har begrænsede fordele ved at afbøde energikrisen og miljøforringelsen.

Alternativt har brintproduktion via vandelektrolyse fordelene ved ikke-forurenende produkter, bæredygtig regenerering og rigelig lagring af reaktanter, hvilket gør det til en attraktiv mulighed for yderligere udvikling.

Da det at drive vandelektrolysen kræver overvindelse af et betydeligt overpotentiale, er det vigtigt at bruge effektive katalysatorer, der kan reducere overpotentialet. Lagdelte dobbelthydroxid (LDH)-baserede materialer betragtes som lovende elektrokatalysatorer til vandspaltning på grund af fordelene ved unik lagdelt struktur, fleksibel tunbarhed, højt specifikt overfladeareal og tydelig elektronfordeling.

Imidlertid hindrer den lave ledningsevne og begrænsede aktive steder de industrielle anvendelser af LDH-baserede elektrokatalysatorer. Defektteknik er en effektiv strategi til at tune den lokale overflademikrostruktur og elektroniske struktur, som effektivt kan afhjælpe ulemperne ved LDH.

For nylig rapporterede Prof. Deli Wangs team fra Huazhong University of Science and Technology, Kina, de seneste defektfabrikationsstrategier på LDH og diskuterede systematisk, hvordan defekter påvirker LDHs elektrokatalytiske adfærd. Anmeldelsen blev offentliggjort i Chinese Journal of Catalysis

Til at begynde med præsenteres den grundlæggende mekanisme for vandelektrolyse og de udfordringer, som LDH står over for som en elektrokatalysator for vandelektrolyse. Og så præsenteres defektteknologiens overlegenhed til at forbedre den elektrokatalytiske ydeevne af LDH, og en række defektfremstillingsstrategier på LDH opsummeres og diskuteres i detaljer.

Efterfølgende analyseres og diskuteres sammenhængen mellem katalytisk aktivitet, stabilitet, morfologi, struktur, sammensætning og defekttyper. Til sidst diskuteres udfordringerne og perspektiverne ved at anvende defektteknik på LDH.

Flere oplysninger: Junhao Yang et al., Defektkonstruktion af lagdelt dobbelthydroxidbaseret elektrokatalysator til vandspaltning, Chinese Journal of Catalysis (2023). DOI:10.1016/S1872-2067(23)64557-7

Leveret af Chinese Academy of Sciences