催化剂的持久稳定性对于电催化水分解制氢的商业化至关重要。尽管当前的研究主要集中在改善电解器阴极上的析氢反应(HER)和阳极上的析氧反应(OER)的电极活性上,而保持催化剂的持久稳定性同样面临更大的挑战。
有鉴于此,为设计具有长期耐久性的催化剂,韩国高丽大学Kwangyeol Lee,庆北大学Sang-Il Choi综述了在阴极和阳极反应(HER和OER)中实现催化剂稳定电化学(EC)性能的策略。
文章要点
1)作者首先阐述了在酸性和碱性条件下的HER和OER基本机理,总结了在所采用的电化学操作条件下催化剂的降解途径(即物理和化学劣化;催化剂的团聚、脱落和溶解);由于催化材料决定了催化剂的HER和OER性能,作者着重研究了催化剂的长期溶解和团聚。
2)作者接下来总结了有助于稳定催化性能的催化剂设计策略(掺杂和表面结构工程设计和设计催化剂保护层),并根据催化剂的溶解和团聚对其进行评估,以充分了解每种方法实现催化剂长期稳定性的有效性。
3)作者最后对实现高效耐用的基于膜的水电解(WE)体系的催化剂设计进行了展望。
参考文献:
Haneul Jin, et al, Nanocatalyst Design for Long-T erm Operation of Proton/Anion Exchange Membrane Water Electrolysis, Adv. Energy Mater. 2020
DOI: 10.1002/aenm.202003188
https://doi.org/10.1002/aenm.202003188