Alleviating OH Blockage on the Catalyst Surface by the Puncture Effect of Single-Atom Sites to Boost Alkaline Water Electrolysis

化学 催化作用 电解 过电位 碱性水电解 电催化剂 分解水 电解水 无机化学 密度泛函理论 塔菲尔方程 过渡金属 电化学 物理化学 计算化学 电极 光催化 生物化学 电解质
作者
Xingen Lin,Wenfeng Hu,Jie Xu,Xiaokang Liu,Wei Jiang,Xianhui Ma,Dayin He,Zihan Wang,Wanqing Li,Li‐Ming Yang,Huang Zhou,Yuen Wu
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:146 (7): 4883-4891 被引量:223
标识
DOI:10.1021/jacs.3c13676
摘要

Nonprecious transition metal catalysts have emerged as the preferred choice for industrial alkaline water electrolysis due to their cost-effectiveness. However, their overstrong binding energy to adsorbed OH often results in the blockage of active sites, particularly in the cathodic hydrogen evolution reaction. Herein, we found that single-atom sites exhibit a puncture effect to effectively alleviate OH blockades, thereby significantly enhancing the alkaline hydrogen evolution reaction (HER) performance. Typically, after anchoring single Ru atoms onto tungsten carbides, the overpotential at 10 mA·cm –2 is reduced by more than 130 mV (159 vs 21 mV). Also, the mass activity is increased 16-fold over commercial Pt/C (MA 100 = 17.3 A·mg Ru –1 vs 1.1 A·mg Pt –1, Pt/C). More importantly, such electrocatalyst-based alkaline anion-exchange membrane water electrolyzers can exhibit an ultralow potential (1.79 V cell ) and high stability at an industrial current density of 1.0 A·cm –2 . Density functional theory (DFT) calculations reveal that the isolated Ru sites could weaken the surrounding local OH binding energy, thus puncturing OH blockage and constructing bifunctional interfaces between Ru atoms and the support to accelerate water dissociation. Our findings exhibit generality to other transition metal catalysts (such as Mo) and contribute to the advancement of industrial-scale alkaline water electrolysis.
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
dsfsd发布了新的文献求助30
1秒前
小马甲应助andy采纳,获得10
1秒前
守夜人关注了科研通微信公众号
1秒前
务实白开水完成签到,获得积分10
1秒前
在水一方应助一叶扁舟采纳,获得10
1秒前
1秒前
2秒前
莱服不服发布了新的文献求助10
2秒前
月尽天明完成签到,获得积分10
2秒前
上官若男应助甜甜圈采纳,获得10
2秒前
浅蓝色发布了新的文献求助10
3秒前
TT关闭了TT文献求助
3秒前
加把劲骑士完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
4秒前
4秒前
bkagyin应助不知道叫什么好采纳,获得10
4秒前
laobai完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
5秒前
5秒前
5秒前
Jerome完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
邵光顺发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
顺利小玉完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
拼搏凝冬发布了新的文献求助10
7秒前
李健应助111采纳,获得10
7秒前
7秒前
高贵振家发布了新的文献求助10
7秒前
冷艳铁身完成签到 ,获得积分10
7秒前
ifly完成签到,获得积分10
7秒前
real完成签到,获得积分10
8秒前
LXAYUI发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
8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
The anomeric effect 1000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Perfectionism in School: When Achievement Is not So Perfect 600
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7727186
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9279537
关于积分的说明 20133980
捐赠科研通 7304621
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3302337
关于科研通互助平台的介绍 2455722
邀请新用户注册赠送积分活动 2310471