Energibesparende elektrokemisk brintproduktion via co-generative strategier i hybrid vandelektrolyse

Med stigningen i den globale energiefterspørgsel og miljøforurening er udviklingen af ​​bæredygtig energi til at reducere forbruget af fossile brændstoffer (såsom olie, naturgas og kul) blevet nøglen til at opnå en bæredygtig udvikling af det menneskelige samfund.

Brintenergi betragtes som den ideelle alternative energi på grund af dens høje energitæthed, forureningsfri forbrænding og forskellige anvendelsesformer.

Brintproduktion fra vandspaltning inkluderer katodisk hydrogenudviklingsreaktion (HER) og anodisk oxygenudviklingsreaktion (OER), som har karakteristika af grøn miljøbeskyttelse, fleksibel produktion og høj renhed og er en af ​​de ideelle grønne produktionsteknologier. Imidlertid resulterer den iboende langsomme kinetik af den anodiske oxygenudviklingsreaktion i alvorlig grad i lav hydrogenproduktionseffektivitet af katoden.

Derudover under processen med vandelektrolyse, stærkt oxiderende hydrogenperoxid (H₂ O₂ ) vil blive produceret, hvilket reducerer filmens levetid til elektrolytisk vand og hindrer den praktiske anvendelse af elektrolytisk vandteknologi. Derfor er det presserende at udvikle nye højeffektive, stabile og højværditilvækst elektrolytiske vandkatalysatorer.

Den hybride vandelektrolyse (HWE)-konfiguration, der kombinerer termodynamisk gunstige oxidationsreaktionsprocesser ved anoden og HER ved katoden, kommer på banen som et særligt attraktivt alternativ til at maksimere H₂ produktion.

Endnu vigtigere, at erstatte den træge OER-proces med termodynamisk mere gunstige oxidationsreaktioner giver banebrydende til berigelse af højeffektiv energibesparende H₂ produktion, hvilket i mellemtiden muliggør yderligere funktionaliteter såsom rensning af industrispildevand og skabelse af kemikalier med høj værditilvækst.

Derfor er det nødvendigt at nominere egnede synergistiske elektrokatalysekonfigurationer baseret på elektrokemiske forskrifter for elektrokoblede katalytiske processer.

For nylig gennemgik et forskerhold ledet af prof. Qinfang Zhang fra Yancheng Institute of Technology, Kina, nogle vigtige retningslinjer for opdagelsen af ​​effektive multifunktionelle hybridvandelektrolysesystemer (HWE) til samproduktion af energibesparende H ₂ og produkter med høj værditilvækst. En oversigt over HWE-systemet præsenteres først, ledsaget af en diskussion om design og konstruktion af højreaktive/selektive/stabile elektroder/elektrokatalysatorer til anodisk oxidation af organiske/biomassesubstrater.

Den dybtgående forståelse af mulige reaktionsmekanismer fra både eksperimentelle og teoretiske perspektiver belyses for at fremme effektiviteten af ​​synergistisk elektrokatalyse. De seneste forskningsgennembrud inden for HWE-teknologi er eftertrykkeligt gennemgået, hvilket giver ny plads til lavspændings-H₂ produktion fra affaldsprodukter og vedvarende råmaterialer.

At foreslå perspektiverne for eksisterende udfordringer med nogle muligheder for fremtidige forskningsretninger præsenteres også i dette arbejde. Resultaterne blev offentliggjort i Chinese Journal of Catalysis .

Flere oplysninger: Diab khalafallah et al., Energibesparende elektrokemisk brintproduktion via kogenerative strategier i hybrid vandelektrolyse:Nylige fremskridt og perspektiver, Chinese Journal of Catalysis (2023). DOI:10.1016/S1872-2067(23)64544-9

Leveret af Chinese Academy of Sciences