“氢能的电化学转化与利用”
专辑文章
综述丨电化学电解水析氢和析氧反应的高熵催化剂
1. 本文总结了近年来HEMs作为电化学水电解催化剂在理论研究、合成和应用方面的研究进展。
2. 从组成、合成策略、表征技术和理论计算几个角度对其面临的机遇和挑战进行讨论。
Simiao SHA, Riyue GE, Ying LI, Julie M. CAIRNEY, Rongkun ZHENG, Sean LI, Bin LIU, Jiujun ZHANG, Wenxian LI. High-entropy catalysts for electrochemical water-electrolysis of hydrogen evolution and oxygen evolution reactions. Front. Energy, https://doi.org/10.1007/s11708-023-0892-6
点击下方超链接阅览文章详情
短综述丨从海水到氢气：直接光催化水蒸气分解的装置设计和系统集成综述
1. 本文聚焦于前沿的太阳能光热-光催化装置设计和系统集成，概述了近期关于海水蒸发分解技术以及在过去几十年的工业应用进展。
2. 评述了关键流程设计策略，包括对海水蒸发温度与压力的控制、毛细管气化技术的应用以及直接光催化水蒸气分解制氢的方法。
3. 讨论了现有的实验室规模与工业规模系统之间的差异，探讨了海水制氢技术未来的集成原则及其面临的挑战，为相关领域的研究和发展提供了参考和启示。
Hongxia LI, Khaja WAHAB AHMED, Mohamed A. ABDELSALAM, Michael FOWLER, Xiao-Yu WU. From seawater to hydrogen via direct photocatalytic vapor splitting: A review on device design and system integration. Front. Energy, https://doi.org/10.1007/s11708-024-0917-9
点击下方超链接阅览文章详情
短综述丨二维二硫化钼材料在绿氢制备中的应用：最新进展与未来展望
1. 本文回顾了MoS2作为HER催化剂取得的进展，重点关注了包括相工程、形貌设计、缺陷工程、杂原子掺杂和异质结构构建在内的修饰策略
2. 通过降低电荷传递阻力、增加活性位点密度和优化表面亲水性，可以助力设计和开发性能卓越、成本低廉的MoS2基催化剂。
3. 讨论了MoS2电催化剂目前面临的挑战和未来的可能研究方向。
Meng FANG, Yuqin PENG, Puwei WU, Huan WANG, Lixin XING, Ning WANG, Chunmei TANG, Ling MENG, Yuekuan ZHOU, Lei DU, Siyu YE. Advanced 2D molybdenum disulfide for green hydrogen production: Recent progress and future perspectives. Front. Energy, https://doi.org/10.1007/s11708-024-0916-x
点击下方超链接阅览文章详情
综述丨铂基 ORR 催化剂形貌控制进展
本文的研究亮点为：
1. 形貌控制的关键性：揭示了优化铂基催化剂性能的关键，通过拓展活性位点和调节晶格应变，显著提升催化效率。
2. 多样化调节策略：系统性总结了包括核-壳结构、空心结构、纳米笼、纳米线和纳米片等创新形态调控方法，展示了催化剂设计的前沿进展。
3. 展望了铂基催化剂形貌控制的潜在方向，强调合理设计、先进表征技术及人工智能在推动技术创新中的重要作用。
Shun CHEN, Yanru LIU, Xiaogang FU, Wanglei WANG. Recent advances in morphology control of platinum catalysts toward oxygen reduction reaction. Front. Energy, 2024, 18(3): 330‒355 https://doi.org/10.1007/s11708-024-0929-5
点击下方超链接阅览文章详情
研究论文丨大面积固体氧化物燃料电池运行条件和集流装置的数值多物理优化
1. 本文建立了多物理模型来研究有效面积对电池性能的影响，系统分析了不同物理场的分布。
2. 通过系统地调整电池操作条件和电流收集设置来优化电池性能。通过修改入口气体流速和增强电流收集，性能提高了42%。
Chengrong YU, Zehua PAN, Hongying ZHANG, Bin CHEN, Wanbing GUAN, Bin MIAO, Siew Hwa CHAN, Zheng ZHONG, Yexin ZHOU. Numerical multi-physical optimization of operating condition and current collecting setup for large-area solid oxide fuel cells. Front. Energy, https://doi.org/10.1007/s11708-023-0919-z
点击下方超链接阅览文章详情
研究论文丨MXene支撑的PtCo双金属纳米颗粒：酸性条件下高效分解水制氢研究
（1）本文采用逐步还原法在Ti3C2Tx MXene基底负载PtCo双金属催化剂（图1）。实现了Pt金属原子在表面的高效暴露。通过Co的引入，优化了Pt的电子结构，增强了催化活性。
（2）将PtCo双金属纳米颗粒与具有良好电导性的二维MXene结合，显著增加了催化剂的表面积，并最小化了电荷传输阻力，为高效催化提供了良好的物理基础。
（3）PtCo/MXene展示出卓越的HER性能，在10 mA/cm²和100 mA/cm²的电流密度下过电位分别为60 mV和152 mV，并在0.5 mol/L H2SO4溶液中展现出优异的稳定性。
（4）实验和计算表明，PtCo/MXene促进了酸性介质中H*的脱附，并提高了HER活性（图2）。
Guangxun CHEN, Jian-hua ZHANG, Kai-Ling ZHOU, Yang YANG, Haoxiang MA, Yuhong JIN, Jingbin LIU, Hao WANG. MXene supported PtCo bimetallic catalyst for hydrogen evolution in acidic conditions. Front. Energy, 2024, 18(3): 369‒377 https://doi.org/10.1007/s11708-024-0925-9
点击下方超链接阅览文章详情
研究论文丨二维双金属含硒金属有机骨架及其焙烧衍生物作为全水分解电催化剂的研究
利用二维层状金属有机骨架(MOF)作为自牺牲模板，已被证明是制备高效含Se电催化剂的一种成功方法。文章采用两种策略将Se元素引入到Co-Fe MOF中：一种是用SeO2溶液对制备的MOF进行刻蚀，另一种是以SeCN-为结构单元进行取代。对原始的2D MOF及其焙烧衍生物催化析氢(HER)和析氧(OER)的电化学活性进行了评价和进一步讨论。结果表明，Se的引入对提高电化学催化活性有重要作用。当电流密度为10 mA/cm2时，焙烧后衍生物对HER的过电位为235 mV，对OER的过电位为270 mV。为了比较两种在MOF中引入Se元素的方法，它们的焙烧衍生物可以获得相似的电催化活性。Co-Fe二维MOF衍生物的高电化学性能可能是由于材料中独特的二维层状孔结构和材料中不同组分之间强烈的协同效应所致。在此基础上，合理设计以S或含Se键为分解水催化剂的层状MOF，是开发经济、低能耗电催化剂的可行方案，为合成MOF基金属硒化合物提供了一条创新的途径。
Zhao-ting SHANG, Tang-ming LI, Bing-qian HU, Min LIU, Wang-ting LU, Fan YU, Yun ZHENG. Two-dimensional bimetallic selenium-containing metal-organic frameworks and their calcinated derivatives as electrocatalysts for overall water splitting. Front. Energy, 2024, 18(3): 378‒389 https://doi.org/10.1007/s11708-024-0924-x
点击下方超链接阅览文章详情
研究论文丨连接体上等离子喷涂可促进固体氧化物燃料电池和固体氧化物电解电池
本文在SOFC/SOEC连接体上制备了(LaSr)MnO(LSM)和MnCoO(MCO)涂层，采用大气等离子喷涂（APS）和低压等离子喷涂（LPPS）两种先进的热喷涂技术进行对比。结果表明，MCO 比 LSM 能够生成更均匀、更致密的涂层。此外，LPPS制备的MCO涂层表现出最好的电化学性能、上升和冷却循环稳定性以及Cr扩散抑制性能。
Junwen CAO, Yun ZHENG, Wenqiang ZHANG, Bo YU. Plasma spray coating on interconnector toward promoted solid oxide fuel cells and solid oxide electrolysis cells. Front. Energy, https://doi.org/10.1007/s11708-023-0901-9
点击下方超链接阅览文章详情
期刊简介
Frontiers in Energy （FIE）是中国工程院院刊能源分刊，高教社Frontiers系列期刊之一。由高等教育出版社、中国工程院和上海交通大学共同主办。致力于发表能源领域具有“前沿性、创新性和交叉性”的原创研究论文、综述、展望、观点、评论、新闻热点等。
FIE已被SCIE、Ei Compendex、Scopus、INSPEC、Google Scholar、CSCD(中国科学引文数据库)、中国科技核心期刊等数据库收录。2023年度影响因子3.1，Scopus学术期刊评价指标CiteScore 5.9，2024年即时影响因子为4.2（数据截至2024.10.08）。
FIE免收版面费，且对于录用的文章提供免费语言润色以保障出版质量。进入外审的稿件（不包括评论、新闻热点等短文），第一轮审稿周期约30天，从审稿到录用平均60天。
更多信息请访问：
http://journal.hep.com.cn/fie（国内免费开放）
https://link.springer.com/journal/11708
联系我们：
FIE@sjtu.edu.cn, (86) 21-62932006
qiaoxy@hep.com.cn, (86) 10-58556482
微信号｜FIE能源前沿期刊
Twitter｜@FIE_Journal”
