乔世璋/郑尧团队 JACS:局部类酸环境促进天然海水电解

文摘   2024-11-24 18:00   湖南  

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研究背景

利用可再生能源电解天然海水对绿色制氢具有吸引力。然而,由于阴极附近局部pH值增加引起的沉淀使催化剂失活或堵塞电解槽通道,导致能够与未经处理的天然海水(即pH为8.2至8.3,35 g salts L-1)电解的催化剂范围有限。

本文要点

1. 报道了一种新型天然海水电解阴极,通过Pt/WO2催化剂来产生动态的局部类酸环境,从而抑制沉淀。

2. 由于WO2上氢插入/提取具有可逆性,原位形成的钨酸/钨青铜(HxWOy)在HER过程中充当质子“海绵”,储存H+,并供应给Pt活性位点。动态储存的质子在Pt活性位点附近创造了一个局部类酸环境。

3. 这种类酸环境促进了天然海水电解中的析氢反应,并中和了生成的OH-物种,从而抑制沉淀形成。在100 mA cm-2下,直接海水电解的长期稳定性为100~500 h。

图文内容

Figure 1. Characterization of catalysts.

(图片来源:J. Am. Chem. Soc.

         

 

         

 

Figure 2. HER performance for catalysts in simulated and natural seawater.    

(图片来源:J. Am. Chem. Soc.

         

 

         

 

Figure 3. Local pH measurement and investigation on generated OH.

(图片来源:J. Am. Chem. Soc.    

         

 

         

 

Figure 4. Mechanism for an in situ generated proton sponge (HxWOy). 

(图片来源:J. Am. Chem. Soc.

         

 

         

 

    

Figure 5. Local acid-like environment.

(图片来源:J. Am. Chem. Soc.

         

 

         

 

    

Figure 6. Asymmetric electrolyzer. 

(图片来源:J. Am. Chem. Soc.

文献信息

Deyu Bao, Yao Zheng*, Shi-Zhang Qiao* et alDynamic Creation of a Local Acid-like Environment for Hydrogen Evolution Reaction in Natural SeawaterJ. Am. Chem. Soc. 2024.

DOI:10.1021/jacs.4c13036

https://doi.org/10.1021/jacs.4c13036

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