_ Producția de hidrogen electrochimic cu economie de energie prin strategii cogenerative în electroliza hibridă a apei

Odată cu creșterea cererii globale de energie și a poluării mediului, dezvoltarea energiei durabile pentru a reduce consumul de combustibili fosili (cum ar fi petrolul, gazele naturale și cărbunele) a devenit cheia pentru realizarea unei dezvoltări durabile a societății umane.

Energia cu hidrogen este considerată energia alternativă ideală datorită densității sale mari de energie, arderii fără poluare și diferitelor forme de aplicare.

Producția de hidrogen din divizarea apei include reacția catodic de evoluție a hidrogenului (HER) și reacția de evoluție a oxigenului anodic (OER), care are caracteristicile protecției ecologice a mediului, producției flexibile și purității ridicate și este una dintre tehnologiile ideale de producție ecologică. Cu toate acestea, cinetica lentă intrinsecă a reacției anodice de degajare a oxigenului are ca rezultat grav o eficiență scăzută a producției de hidrogen a catodului.

În plus, în timpul procesului de electroliză a apei, se va produce peroxid de hidrogen (H2O2) puternic oxidant. , reducând durata de viață a filmului pentru apa electrolitică și împiedicând aplicarea practică a tehnologiei apei electrolitice. Prin urmare, este urgent să se dezvolte noi catalizatori electrolitici de apă cu eficiență ridicată, stabili și cu valoare adăugată ridicată.

Configurația hibridă de electroliză a apei (HWE) care combină procese de reacție de oxidare favorabile termodinamic la anod și HER la catod apare ca o alternativă deosebit de atractivă pentru a maximiza producția de H2.

Mai important, înlocuirea procesului lent OER cu reacții de oxidare mai favorabile termodinamic oferă revoluționari pentru îmbogățirea economisirii energiei extrem de eficiente. Producția de H2, permițând, în același timp, funcționalități suplimentare, cum ar fi purificarea apelor uzate industriale și crearea de substanțe chimice cu valoare adăugată mare.

De aceea, este necesar să se desemneze configurații de electrocataliză sinergică adecvate, bazate pe preceptele electrochimice ale proceselor catalitice electrocuplate.

Recent, o echipă de cercetare condusă de prof. Qinfang Zhang de la Yancheng Institute of Technology, China, a revizuit câteva linii directoare cheie pentru descoperirea sistemelor eficiente de electroliză a apei hibride multifuncționale (HWE) pentru cogenerarea H2 cu economie de energie și produse cu valoare adăugată ridicată. Mai întâi este prezentată o privire de ansamblu asupra sistemului HWE, însoțită de o discuție despre proiectarea și ingineria electrozilor/electrocatalizatorilor de mare reactivitate/selectivă/stabili pentru oxidarea anodică a substraturilor organice/biomasei.

Înțelegerea aprofundată. a posibilelor mecanisme de reacție atât din perspectivă experimentală cât și teoretică este elucidată pentru a promova eficiența electrocatalizei sinergice. Recentele descoperiri ale cercetării în domeniul tehnologiei HWE sunt revizuite cu accent, oferind spațiu nou pentru generarea de H2 de joasă tensiune din deșeuri și materii prime regenerabile.

Propunând perspectivele provocărilor existente cu câteva oportunități pentru direcțiile viitoare de cercetare. este prezentată și în această lucrare. Rezultatele au fost publicate în Chinese Journal of Catalysis.

(Fluierul)