Building Electron/Proton Nanohighways for Full Utilization of Water Splitting Catalysts

材料科学 催化作用 电导率 介孔材料 电化学能量转换 电极 电化学 质子输运 质子 化学工程 阳极 分解水 纳米技术 无机化学 化学 物理化学 光催化 生物化学 物理 量子力学 工程类
作者
Gaoqiang Yang,Shule Yu,Zhenye Kang,Yifan Li,Guido Bender,Bryan S. Pivovar,Johney B. Green,David A. Cullen,Feng‐Yuan Zhang
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:10 (16) 被引量:82
标识
DOI:10.1002/aenm.201903871
摘要

Abstract Low electron/proton conductivities of electrochemical catalysts, especially earth‐abundant nonprecious metal catalysts, severely limit their ability to satisfy the triple‐phase boundary (TPB) theory, resulting in extremely low catalyst utilization and insufficient efficiency in energy devices. Here, an innovative electrode design strategy is proposed to build electron/proton transport nanohighways to ensure that the whole electrode meets the TPB, therefore significantly promoting enhance oxygen evolution reactions and catalyst utilizations. It is discovered that easily accessible/tunable mesoporous Au nanolayers (AuNLs) not only increase the electrode conductivity by more than 4000 times but also enable the proton transport through straight mesopores within the Debye length. The catalyst layer design with AuNLs and ultralow catalyst loading (≈0.1 mg cm −2 ) augments reaction sites from 1D to 2D, resulting in an 18‐fold improvement in mass activities. Furthermore, using microscale visualization and unique coplanar‐electrode electrolyzers, the relationship between the conductivity and the reaction site is revealed, allowing for the discovery of the conductivity‐determining and Debye‐length‐determining regions for water splitting. These findings and strategies provide a novel electrode design (catalyst layer + functional sublayer + ion exchange membrane) with a sufficient electron/proton transport path for high‐efficiency electrochemical energy conversion devices.
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
丑麒完成签到,获得积分10
刚刚
科研通AI6.2应助无弗远界采纳,获得30
1秒前
糟糕的雪糕完成签到,获得积分10
1秒前
香蕉灰狼关注了科研通微信公众号
1秒前
李健的小迷弟应助小豆豆采纳,获得10
1秒前
小脚丫完成签到 ,获得积分10
1秒前
雪花完成签到,获得积分10
2秒前
arone发布了新的文献求助10
2秒前
wind完成签到,获得积分10
2秒前
科研通AI2S应助Kk采纳,获得10
3秒前
清清完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
seeker完成签到,获得积分10
3秒前
彭于晏应助nolimithyer采纳,获得10
3秒前
甜美的月饼完成签到,获得积分10
4秒前
科研通AI6.2应助Emilia采纳,获得10
4秒前
刘怡彤发布了新的文献求助50
4秒前
ocean完成签到,获得积分10
4秒前
XuNan完成签到,获得积分10
4秒前
李xq完成签到,获得积分10
4秒前
飞飞完成签到,获得积分10
5秒前
chenhhhh发布了新的文献求助10
5秒前
pz完成签到,获得积分10
5秒前
lisa完成签到,获得积分10
5秒前
Sylvia完成签到 ,获得积分10
6秒前
小王完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
Heikx03完成签到,获得积分10
7秒前
简单的梦菡完成签到,获得积分10
7秒前
科研通AI6.4应助HenryRen采纳,获得10
8秒前
8秒前
zhnf1179完成签到,获得积分10
8秒前
liuchang完成签到 ,获得积分10
8秒前
NIU完成签到,获得积分10
9秒前
caterpillar完成签到,获得积分10
9秒前
负责的幻天完成签到,获得积分10
9秒前
Jery完成签到,获得积分10
9秒前
无名氏马完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
momo完成签到,获得积分10
10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
An Introduction to Foreign Language Learning and Teaching 750
China Pluperfect I: Epistemology of Past and Outside in Chinese Art 520
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Les chinois de jakarta: temples et vie collective 500
The fast track to determining transfer functions of linear circuits: The student guide 500
What is the Future of Psychotherapy in Digital Age? Technology, AI Bots, and Psychotherapy after Covid 444
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 7627861
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9202308
关于积分的说明 19730413
捐赠科研通 7197610
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3273903
关于科研通互助平台的介绍 2436244
邀请新用户注册赠送积分活动 2270060