综述:通过调节电子分布来实现配对电解,并通过降低过电势来提高电流密度

《Journal of Materials Chemistry A》:Paired electrolysis by regulated electronic distribution and lowering of overpotential with enhanced current density

【字体: 时间:2025年11月26日 来源:Journal of Materials Chemistry A 9.5

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  配对电解法通过氧化还原半反应协同实现高效产物生成,采用H型电解池与流电池设计优化电极动力学,重点研究过渡金属单原子/纳米结构降低过电位机制,并提出电子结构调控、器件简化等解决方案应对长期生产挑战。

  

本综述重点介绍了氧化半反应与还原半反应的耦合方式,这种耦合在较低电位下能够同时实现电极上所需产物的生成,并通过电流-电压特性分析验证了其可行性。通过将阴极析氢(HER)或CO2电还原(eCO2R)与阳极氧化反应相结合,可以加速这些反应过程,从而实现高效的原子和能量利用。首先,我们强调了阳极氧化在产生增值产物方面的作用,以凸显其与阴极过程耦合的重要性。同时,我们还通过比较不同材料在耦合电解过程中的性能来进一步说明这一点。电池设计的独特之处包括:(a) H型电化学电池;(b) 流式电解槽。在讨论这些电池的界面电子分布、独立电极及其重要性之前,我们特别关注了用于H2生产的有效电极。此外,本文还探讨了过渡元素单原子、纳米结构在降低过电位方面的作用。特别强调了同时电解过程中的电极动力学,并将其应用于连续耦合电解的原型设计,重点关注了制备过程中的关键因素、设备性能以及长期生产面临的挑战。鉴于存在的局限性和潜在问题,我们通过电子结构改进、设备改良和电池简化等方法,提出了相应的解决方案作为结论性意见和未来发展方向。

图形摘要:通过调控电子分布和降低过电位来增强电流密度,实现耦合电解
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