在氧气析出反应的协同催化作用下实现的高效海水电解

《Advanced Functional Materials》：Highly Efficiency Seawater Electrolysis Guided by Coordinating Catalysis of Oxygen Evolution Reaction

海水电解制氢中氧析出反应（OER）选择性低的问题可通过FeMn-MOF催化剂解决，其配位化学机制促进OER与抑制CER及次氯酸形成，实现99%以上OER选择性，并在500小时稳定性测试及工业电解槽中验证高效应用。

　　

摘要

海水电解作为一种生产氢气（H₂）的有前景的技术，然而，用于氧进化反应（OER）的电催化剂的低选择性一直是一个长期存在的挑战。这一挑战主要是由于阳极上发生的氯进化反应（CER）或次氯酸盐的形成，导致催化剂腐蚀和环境污染。本文提出了配位化学的原理，并通过基于FeMn金属-有机框架（MOF）的催化剂来实现这一目标。所开发的催化剂在金属活性位点与含氧反应物之间具有优先的相互作用，从而促进了氧的释放而抑制了氯的释放，使得在海水中氧的选择性高达约99%，同时抑制了ClER和次氯酸盐的形成。此外，FeMn-MOF催化剂在500小时的海水电解测试中表现出长期稳定性。FeMn-MOF催化剂在零间隙电解槽中以300 mA cm^?2的电流密度成功运行，以及在工业碱性海水电解槽（ASWE）堆栈（总阳极面积为235.5 cm²）中以24 A的电流密度运行，实现了工业海水电解分解性能的新突破。

图形摘要

电催化剂与OH^-的配位驱动选择性相互作用，而非与Cl的相互作用。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。