Recent progress in energy-saving electrocatalytic hydrogen production via regulating the anodic oxidation reaction

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作者
Taotao Gao,Qi An,Xiangmin Tang,Yue Qu,Yang Zhang,Bing Li,Panpan Li,Zhaoyu Jin
出处
期刊:Physical Chemistry Chemical Physics [Royal Society of Chemistry]
卷期号:26 (29): 19606-19624 被引量:28
标识
DOI:10.1039/d4cp01680g
摘要

. Besides, the generation of reactive oxygen species at high oxidation potentials can lead to equipment degradation and increase maintenance costs. Therefore, to address these challenges, thermodynamically favorable anodic oxidation reactions with lower oxidation potentials than the OER are used to couple with the cathodic hydrogen evolution reaction (HER) to construct new coupling hydrogen production systems. Meanwhile, a series of robust catalysts applied in these new coupled systems are exploited to improve the energy conversion efficiency of hydrogen production. Besides, the electrochemical neutralization energy (ENE) of the asymmetric electrolytes with a pH gradient can further promote the decrease in application voltage and energy consumption for hydrogen production. In this review, we aim to provide an overview of the advancements in electrochemical hydrogen production strategies with low energy consumption, including (1) the traditional electrochemical overall water splitting reaction (OWSR, HER-OER); (2) the small molecule sacrificial agent oxidation reaction (SAOR) and (3) the electrochemical oxidation synthesis reaction (EOSR) coupling with the HER (HER-SAOR, HER-EOSR), respectively; (4) regulating the pH gradient of the cathodic and anodic electrolytes. The operating principle, advantages, and the latest progress of these hydrogen production systems are analyzed in detail. In particular, the recent progress in the catalytic materials applied to these coupled systems and the corresponding catalytic mechanism are further discussed. Furthermore, we also provide a perspective on the potential challenges and future directions to foster advancements in electrocatalytic green sustainable hydrogen production.
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