A self-breathing electrode enabled by interface regulation and gradient wettability engineering for industrial H2O2 electrosynthesis

电合成 电极 材料科学 润湿 微流控 接口(物质) 多孔性 电解质 纳米技术 微加工 堆栈(抽象数据类型) 化学工程 小型化 温度梯度 多孔介质 微技术 法拉第效率 钝化 纳米尺度 电化学 工作(物理) 电润湿 纳米结构 表面工程
作者
Y. Tian,Luowei Pei,Shuo Wang,Kai Yu,Yan Xu,Xiaoqin Ye,Songming Zhu,Ying Liu,Zhenghua Zhang,Zhangying Ye
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:17 (1): 1735-1735 被引量:3
标识
DOI:10.1038/s41467-026-68436-x
摘要

High-performance gas diffusion electrodes (GDEs) are essential for electrochemical H2O2 production, yet conventional catalyst layers (CLs) suffer from PTFE-fused encapsulation and disordered pores that create mass-transport bottlenecks and suppress three-phase interface (TPI) formation. Here, we introduce a non-fused particulate-packed catalyst/binder interface and elucidate the mechanisms governing TPI formation through 3D reconstruction and mesoscale LBM analyses. Guided by these insights, we construct a hierarchical gradient CL with ordered porosity and tunable wettability contrast, and multiscale simulations together with in-situ breakthrough and microfluidic experiments confirm capillarity-driven electrolyte displacement and directional self-transport of H2O2, enabling stable Faradaic efficiencies >85% at 300 mA cm–2 for 300 h. We further develop a 400 cm2 four-unit self-breathing flow-through stack integrating thermal, fluidic, and electronic systems for continuous, oxygen-free, low-cost H2O2 generation. This work offers a fundamental design framework for advanced GDEs and demonstrates a milestone integrated self-breathing H2O2 electrosynthesis system with commercial viability. Gas diffusion electrodes enable electrochemical H2O2 production, but fused binders and disordered pores restrict mass transport. Here, the authors report a non-fused gradient catalyst layer that supports directional self-transport and stable high efficiency at industrial current densities.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
yhn完成签到,获得积分10
刚刚
ddd666完成签到 ,获得积分10
刚刚
隐形曼青应助elvakam采纳,获得10
1秒前
joleisalau发布了新的文献求助10
1秒前
青一发布了新的文献求助10
1秒前
机智的聪健完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
脑洞疼应助henry先森采纳,获得10
1秒前
PuppyKnight完成签到,获得积分10
1秒前
英吉利25发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
小熊大王发布了新的文献求助10
2秒前
yy发布了新的文献求助10
2秒前
酷波er应助林钰浩采纳,获得10
2秒前
郭航完成签到,获得积分10
2秒前
无花果应助cj采纳,获得10
2秒前
3秒前
3秒前
在水一方应助LLLLLLL采纳,获得10
3秒前
王富贵小仙女完成签到,获得积分10
3秒前
爱听歌土豆完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
学术小白发布了新的文献求助30
4秒前
万能图书馆应助hy采纳,获得10
4秒前
5秒前
打打应助张开心采纳,获得10
5秒前
5秒前
顾矜应助等等等等采纳,获得10
6秒前
6秒前
一口蛋黄苏完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
田様应助时尚的开山采纳,获得10
6秒前
xiaobei发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
火星仙人掌完成签到 ,获得积分10
7秒前
kayla7891完成签到,获得积分10
7秒前
细腻晓丝发布了新的文献求助10
7秒前
xixi发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
高分求助中
Overcoming Stigma and Bias in Obesity Management 800
Malcolm Fraser : a biography 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Materials selection in mechanical design 500
Bounds for Statistical Estimation in Semiparametric Models 500
Climate change and sports: Statistics report on climate change and sports 500
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6478027
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8279644
关于积分的说明 17658616
捐赠科研通 5560275
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2910983
邀请新用户注册赠送积分活动 1887970
关于科研通互助平台的介绍 1741626