Electrolyte Engineering Applying Concentrated Chloride Ions with Mixed Buffer Solutions for a Versatile High-Productivity Water-Splitting System

电解质 法拉第效率 无机化学 过电位 化学 分解水 析氧 电解 分离器(采油) 化学工程 电化学 电极 催化作用 生物化学 物理 物理化学 光催化 工程类 热力学
作者
Hiroki Komiya,Keisuke Obata,Masahisa Wada,Takeshi Nishimoto,Kazuhiro Takanabe
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:11 (34): 12614-12622 被引量:5
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.3c02322
摘要

Seawater electrolysis is an attractive way for green hydrogen production; however, it faces challenges in efficiency loss because of the overpotentials in the oxygen evolution reaction (OER) and the hydrogen evolution reaction (HER), high concentration overpotential, and high ohmic potential (iR) drop. Here, our electrolyte engineering approach led to the introduction of a highly conductive Cl–-containing borate/carbonate mixed buffer electrolyte. At a borate/carbonate molar ratio of 1.0, this electrolyte has a new apparent pKa (pKa,app) of pH 9.8. While a typical water electrolysis system removes Cl– to avoid competitive Cl– oxidation, we intentionally utilized concentrated Cl– to improve conductivity, reaching around 50 S m–1 at 353 K, making the value competitive with 30 wt % KOH (∼130 S m–1). In this mixed buffer electrolyte with Cl–, the performances for HER using RuNiOxHy/Ni felt and for OER using CoFeOxHy/Ti felt were, respectively, optimized by electrolyte engineering, tuning the concentration of cations and operating pH. The two electrodes, highly conductive electrolytes, and newly adopted polyethersulfone separator led to a zero-gap cell that worked stably at 2.00 V and 500 mA cm–2 with 106 mV iR loss and unity gas faradaic efficiency for 80 h under non-extreme pH conditions. This study provides a new design of electrolyte engineering for seawater splitting.

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
303完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
舒适的天玉完成签到,获得积分10
刚刚
落寞天涯完成签到,获得积分10
刚刚
chunyu发布了新的文献求助10
刚刚
幸福的道天完成签到,获得积分10
1秒前
SEEME完成签到,获得积分10
1秒前
swy完成签到,获得积分10
1秒前
冷艳又菱完成签到,获得积分10
2秒前
生动的访琴完成签到,获得积分10
2秒前
gzhoax完成签到,获得积分0
2秒前
zhangzhang完成签到,获得积分10
2秒前
neufy完成签到,获得积分10
3秒前
小安完成签到,获得积分10
4秒前
科研通AI6.2应助lsh采纳,获得10
5秒前
April完成签到,获得积分10
5秒前
木子完成签到,获得积分10
5秒前
小红完成签到,获得积分10
5秒前
子叶发布了新的文献求助20
5秒前
茹茹发布了新的文献求助10
5秒前
blink_gmx完成签到,获得积分10
5秒前
orixero应助糊涂涂采纳,获得10
6秒前
沈尔云完成签到,获得积分10
6秒前
跑山猪完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
闪闪青雪完成签到,获得积分10
7秒前
DRX完成签到,获得积分10
7秒前
miles完成签到 ,获得积分10
7秒前
okisseven7完成签到,获得积分10
8秒前
拼搏的不评完成签到,获得积分10
8秒前
含光无形完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
宇宙尽头发布了新的文献求助10
9秒前
miaomiao完成签到,获得积分10
9秒前
音玥完成签到,获得积分10
10秒前
Timo干物类完成签到,获得积分10
10秒前
寒赤月完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
tl完成签到,获得积分10
12秒前
hahaha完成签到,获得积分10
12秒前
高分求助中
Adhesion Science: Principles & Practice 1234
Cold War Transcended: Australia's China Policy, 1949-1990 998
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
Testimonial Injustice and Trust 510
Burger's Medicinal Chemistry and Drug Discovery 400
Fundamentals of Body MRI 3rd Edition 400
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 6639656
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8397217
关于积分的说明 17954960
捐赠科研通 5826826
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2967678
邀请新用户注册赠送积分活动 1942540
关于科研通互助平台的介绍 1858293