Biomimetic Engineering of Interfacial Hydrogen‐Bond Network to Boost Proton Transfer for High‐Performance Alkaline Water Electrolysis

材料科学 电解 碱性水电解 质子 氢键 电解水 化学工程 电解质 物理化学 有机化学 电极 工程类 分子 化学 量子力学 物理
作者
Jiawei Zhu,Chen Deng,Rongxin Xia,Pengcheng Zhao,Naixu Li,Shangqian Zhu,Wenlei Zhu,Huiyan Zhang,Dekui Shen,Richen Lin
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:15 (39) 被引量:26
标识
DOI:10.1002/aenm.202503403
摘要

Abstract Hydrogen energy stands out as a zero‐carbon emission and high‐density energy carrier, with the hydrogen evolution reaction being central to water electrolysis. The hydrogen‐bond network in the electrical double layer (EDL) significantly affects the reaction kinetics, yet the dynamic interactions between interfacial water, proton transfer pathways, and electrode structures remain elusive. Here, inspired by the natural proton regulation behavior of tannic acid (TA) in plant cells, a biomimetic strategy is proposed to reconstruct the hydrogen bond network in the EDL using TA‐modified Ni(OH) 2 . Experimental and theoretical studies demonstrate that TA establishes a robust hydrogen bond network and reduces the proton‐electron coupled transfer barrier through the Grotthuss mechanism. In situ surface‐enhanced infrared spectroscopy and molecular dynamics simulations reveal TA‐mediated reorganization of Ni coordination and stabilization of interfacial water molecules. The optimized Ni(OH) 2 ‐TA catalyst delivers 0.5 A cm −2 at 1.68 V in an anion exchange membrane electrolyzer, sustaining stable operation for 250 h (83% production efficiency@0.1 A cm −2 ). This work highlights organic ligand‐driven EDL hydrogen‐bond engineering as a universal strategy for high‐performance water electrolysis, bridging atomic‐level design with macroscopic performance.
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
刚刚
刚刚
刚刚
2秒前
2秒前
he发布了新的文献求助10
4秒前
Dong发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
sun完成签到 ,获得积分10
4秒前
沉默绮烟完成签到,获得积分10
4秒前
晚风发布了新的文献求助10
4秒前
Sg完成签到,获得积分10
4秒前
Hao完成签到,获得积分10
5秒前
Winky发布了新的文献求助10
5秒前
王莹莹发布了新的文献求助30
5秒前
末日长河完成签到,获得积分20
5秒前
lin319完成签到,获得积分10
5秒前
汉堡包的应助被粥粥采纳,获得20
5秒前
Aa完成签到 ,获得积分10
6秒前
蔡能涛完成签到 ,获得积分10
6秒前
梧桐发布了新的文献求助10
7秒前
原初发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
镜像时光发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
爱笑的醉薇完成签到,获得积分10
9秒前
wenlongliu完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
所所的应助被Gavin啥也不会采纳,获得10
10秒前
10秒前
格格磊磊发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
搜集达人的应助被张112233采纳,获得10
10秒前
11秒前
Lune7完成签到,获得积分10
11秒前
寂灭之时完成签到,获得积分10
12秒前
正直依风完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Stochastic Models in Operations Research,Vol. 2 600
Organizational Behavior 510
桑白皮エキスの実験的, 臨床的育毛効果について 500
Comprehensive Heterocyclic Chemistry IV 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 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8042816
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9475373
关于积分的说明 21278361
捐赠科研通 7611121
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3391670
关于科研通互助平台的介绍 2523291
邀请新用户注册赠送积分活动 2429582