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Recent Progress on the Catalysts and Device Designs for (Photo)Electrochemical On‐Site H2O2 Production

电化学 电催化剂 材料科学 析氧 生产(经济) 催化作用 纳米技术 氧化还原 化学 电极 物理化学 冶金 有机化学 宏观经济学 经济
作者
Qi Wang,Liping Ren,Jie Zhang,Xin Chen,Chunying Chen,Fei Zhang,Shuai Wang,Jie Chen,Jinjia Wei
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:13 (39) 被引量:13
标识
DOI:10.1002/aenm.202301543
摘要

Abstract Low‐cost and on‐site H 2 O 2 production is desirable for industrial and civilian usage. (Photo)electrochemical H 2 O 2 production is proposed to be a safer, greener, and cheaper strategy for on‐site H 2 O 2 production as compared to the conventional anthraquinone process and the direct thermal synthesis. However, the efficiency, selectivity, and durability of the (photo)electrochemical H 2 O 2 production devices are still not satisfactory. Therefore, there is an urgent need to revisit the (photo)electrocatalyst and device designs for (photo)electrochemical on‐site H 2 O 2 production, thus to rationalize the research thoughts and provide valuable guidance. This review comprehensively summarizes and discusses the mechanism of two‐electron oxygen reduction reaction (2e − ORR) and two‐electron water oxidation reaction (2e − WOR) for H 2 O 2 production, and the current research status on the (photo)electrocatalysts and (photo)electrochemical devices. In particular, the pros and cons of the four types of (photo)electrochemical device designs, which are Type I (2e − ORR + oxygen evolution reaction), Type II (2e − ORR + hydrogen oxidation reaction), Type III (2e − WOR + hydrogen evolution reaction) and Type IV (2e − WOR + 2e − ORR), are discussed in detail. Finally, a practical perspective on the future research directions for the on‐site (photo)electrochemical H 2 O 2 production based on the technical challenges of this technique is provided.
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