未来光锥资讯中国科大陈维教授JACSAu利用电催化型氢气电容

　　目前，全球能源供应仍以化石燃料为主，无法持续满足低碳社会的发展需求。氢气（H2）与化石燃料相比，在能量密度和绿色环保方面具有巨大优势，由可再生能源直接驱动水电解是一种理想的生产方法。
　　通常，传统水电解（CWE）中析氢反应（HER）和析氧反应（OER）同时发生、紧密耦合，不仅提高了分离难度，还有发生爆燃的风险。为了解决上述问题，研究人员在水电解过程中引入了辅助电极，试图让析氢和析氧过程分离。此前的研究对解耦水电解的结构设计，主要集中在多电极（3个电极）或多电解槽（2个电解槽）方向。这些解耦水电解系统的设计大多操作复杂，在实际生产氢气的过程中存在巨大的限制。
　　近日，中国科学技术大学化学与材料科学学院陈维教授课题组在国际期刊JACSAu发表了题为pHUniversalDecoupledWaterElectrolysisEnabledbyElectrocatalyticHydrogenGasCapacitiveChemistry的研究论文。该研究提出利用电催化型氢气电容，解耦全pH水电解（allpHCDWE），实现有效的H2与O2分离。这一allpHCDWE结构仅包含一个电解槽与两个电极，即碳电容型电极和电催化型气体（H2和O2）电极。在电催化型气体电极上交替生成的H2和O2，可以在接近100的电解液利用率下连续循环800个周期以上。该水电解技术有望简便而且经济地大规模生产H2。
　　论文截图参考文献
　　这一新型的allpHCDWE两电极、单电解槽解耦水电解结构系统，主要包括低成本的电容型电极，和用于解耦水电解的电催化型气体电极。与传统水电解的电压相比，在电流密度为5mAcm2时，酸性pHCDWE的能量效率为94，碱性pHCDWE的能量效率为97。此外，气相色谱与原位电化学质谱测试进一步证实了产生的H2具有高的纯度。该allpHCDWE的结构设计能够规模化并很好地应用于实际的水电解，有利于应用可再生能源大规模的生产H2。
　　参考文献
　　pHUniversalDecoupledWaterElectrolysisEnabledbyElectrocatalyticHydrogenGasCapacitiveChemistry
　　https：pubs。acs。orgdoi10。1021jacsau。2c00624
　　作者：陈维团队
　　编辑：靳小明
　　排版：尹宁流
　　题图来源：团队供图
　　研究团队
　　通讯作者陈维：中国科学技术大学应用化学系特任教授、博士生导师，合肥微尺度物质科学国家研究中心教授。2008年于北京科技大学获材料物理学士学位；2013年于阿卜杜拉国王科技大学获材料科学与工程博士学位；20142018年于斯坦福大学从事博士后研究工作；20182019年在EEnotech公司担任科学家；2019年7月入职中国科学技术大学，专注于大规模储能电池、电催化等研究。独立建组以来，作为（共同）通讯作者在ChemicalReviews，NatureCommunications，JACS，AngewandteChemie，AdvancedMaterials，AdvancedEnergyMaterials，AdvancedFunctionalMaterials，NanoLetters，ACSCatalysis，eScience，EnergyStorageMaterials等国际期刊发表学术论文40余篇，论文总被引9000余次，H因子45。研究成果获得美国专利5项，中国发明专利20余项。担任eScience，NanoResearchEnergy，EnergyMaterialsAdvances，BatteryEnergy，CarbonEnergy，ChineseChemicalLetters，TransactionsofTianjinUniversity杂志青年编委，InterdisciplinaryMaterials杂志学术编委，Catalysts杂志编委。
　　课题组主页http：staff。ustc。edu。cnweichen1
　　第一作者朱正新：中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心博士后。2017年于中国地质大学（武汉）获得工学学士学位，2022年于中国科学技术大学获得理学博士学位。朱正新博士专注于水系可充电氢气电池的开发，以第一作者身份在Chem。Rev。、Nat。Commun。、J。Am。Chem。Soc。、JACSAu、NanoLett。、Adv。Funct。Mater。、EnergyStorageMater。、ACSAppl。Mater。Interfaces等国际期刊发表论文10余篇，论文总被引300余次。
　　论文信息
　　发布期刊JACSAu
　　发布时间2023年1月24日
　　论文标题pHUniversalDecoupledWaterElectrolysisEnabledbyElectrocatalyticHydrogenGasCapacitiveChemistry
　　（DOI：https：doi。org10。1021jacsau。2c00624）