汪昊田Joule综述:电催化析氧反应的稳定性挑战:从机理理解到反应器设计
Nanoyu Nanoyu 2021-06-19


化学品和燃料原料的电化学合成已被证明是传统化学工程的一种可持续和“绿色”的替代途径。而析氧反应(OER)在与各种阴极反应的耦合中扮演着重要角色。目前,关于OER的研究以及综述主要集中在OER催化剂的活性极限方面。而实际上,OER催化剂的长期稳定性在大规模电解工业化应用中可能起到更重要的作用,但人们对其重视程度显然要低得多。迄今为止,关于开发具有工业耐久性的OER催化剂的报道还很少。

基于此,美国莱斯大学汪昊田教授综述了在OER过程中影响催化剂稳定性的催化剂重构、OER途径、溶解和再沉积的机理。

文章要点

1在OER的初始阶段,由于高氧化电位,一些催化剂会发生显著的表面重构,这会改变真实的OER活性中心,并可能导致催化不稳定。此外,催化剂中的表面晶格氧可能通过不同的析氧途径参与OER催化过程,导致性能下降。

2在电解过程中,催化剂还可能经历溶解-再沉积过程,该过程要么导致催化剂表面重构,要么导致动态稳定的OER态。这些都是从不同方面影响OER催化稳定性的关键,作者对它们进行详细的总结。

3为了弥合实验室测量和实际应用之间的差距,作者最后总结了电解槽中的不同因素或组件如何影响催化剂实际水分解应用中的稳定性。

这一综述可以为OER催化剂未来的实际应用提供一个不同的视角和合理的指导方针,并着重于催化剂的稳定性问题。

 

参考文献

Chen et al., Stability challenges of electrocatalytic oxygen evolution reaction: From mechanistic understanding to reactor design, Joule (2021)

DOI:10.1016/j.joule.2021.05.005

https://doi.org/10.1016/j.joule.2021.05.005


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