Decoupled hydrogen and oxygen evolution by a two-step electrochemical–chemical cycle for efficient overall water splitting

析氧 阳极 电解水 氧化剂 分解水 制氢 电化学 阴极 电解法 材料科学 电解槽 化学工程 电解质 电极 氧化还原 电化学电池 电解 催化作用 化学 无机化学 生物化学 物理化学 有机化学 工程类 光催化
作者
Hen Dotan,Avigail Landman,Stafford W. Sheehan,Kirtiman Deo Malviya,Gennady E. Shter,Daniel A. Grave,Ziv Arzi,Nachshon Yehudai,Manar Halabi,Netta Gal,Noam Hadari,Coral Cohen,Avner Rothschild,Gideon S. Grader
出处
期刊:Nature Energy [Nature Portfolio]
卷期号:4 (9): 786-795 被引量:491
标识
DOI:10.1038/s41560-019-0462-7
摘要

Electrolytic hydrogen production faces technological challenges to improve its efficiency, economic value and potential for global integration. In conventional water electrolysis, the water oxidation and reduction reactions are coupled in both time and space, as they occur simultaneously at an anode and a cathode in the same cell. This introduces challenges, such as product separation, and sets strict constraints on material selection and process conditions. Here, we decouple these reactions by dividing the process into two steps: an electrochemical step that reduces water at the cathode and oxidizes the anode, followed by a spontaneous chemical step that is driven faster at higher temperature, which reduces the anode back to its initial state by oxidizing water. This enables overall water splitting at average cell voltages of 1.44–1.60 V with nominal current densities of 10–200 mA cm−2 in a membrane-free, two-electrode cell. This allows us to produce hydrogen at low voltages in a simple, cyclic process with high efficiency, robustness, safety and scale-up potential. Conventionally, the two half reactions involved in water electrolysis occur simultaneously, presenting materials and process challenges. Here, the authors decouple these to split water efficiently in two steps: electrochemical hydrogen evolution, followed by spontaneous oxygen evolution at elevated temperature.
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
南攻完成签到,获得积分10
刚刚
冷艳的太君完成签到 ,获得积分10
1秒前
amanda完成签到,获得积分20
3秒前
王吉萍完成签到 ,获得积分10
3秒前
ding应助qiu采纳,获得10
4秒前
6秒前
YQY发布了新的文献求助10
9秒前
dldldl完成签到,获得积分10
13秒前
布吉岛呀完成签到 ,获得积分10
14秒前
Wendy完成签到,获得积分10
14秒前
行走的荷尔蒙完成签到 ,获得积分0
18秒前
19秒前
sci_fp应助甜叶菊采纳,获得10
21秒前
Dream完成签到,获得积分0
27秒前
俊逸夜蓉完成签到 ,获得积分10
28秒前
大模型应助甜叶菊采纳,获得30
32秒前
WENDY完成签到,获得积分10
33秒前
东方天奇完成签到 ,获得积分10
34秒前
XU博士完成签到,获得积分10
37秒前
chi完成签到 ,获得积分10
38秒前
重要板凳完成签到 ,获得积分10
40秒前
大帅完成签到 ,获得积分10
44秒前
车访枫完成签到,获得积分10
44秒前
45秒前
我爱学习完成签到,获得积分10
47秒前
yes完成签到 ,获得积分10
48秒前
ping发布了新的文献求助10
49秒前
丘比特应助yyyyy采纳,获得30
50秒前
高志远完成签到,获得积分10
50秒前
yanweihome完成签到 ,获得积分10
56秒前
wangwangxiao完成签到 ,获得积分10
59秒前
852应助xiaowang采纳,获得10
1分钟前
夏至完成签到 ,获得积分10
1分钟前
fyj完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Eternity完成签到,获得积分10
1分钟前
5易6完成签到 ,获得积分10
1分钟前
zhong完成签到 ,获得积分10
1分钟前
小冰完成签到,获得积分10
1分钟前
苹果万恶完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Kynlee应助yuyu采纳,获得10
1分钟前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(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
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
ズームレンズの光学設計に関する研究 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
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 7298306
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8916659
关于积分的说明 18879506
捐赠科研通 6963240
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3210642
关于科研通互助平台的介绍 2379958
邀请新用户注册赠送积分活动 2187125