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:421
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
绝望的农村人完成签到 ,获得积分10
2秒前
赘婿应助思思采纳,获得10
3秒前
3秒前
3秒前
CodeCraft应助问瀚一涟漪采纳,获得10
3秒前
林荫下的熊完成签到,获得积分10
4秒前
waddles完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
耍酷芹菜完成签到,获得积分10
5秒前
7秒前
bkagyin应助牛牛眉目采纳,获得10
7秒前
8秒前
Wzebrafish发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
XL完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
10秒前
羽魄发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
曾国强完成签到,获得积分10
11秒前
FashionBoy应助郑小传采纳,获得10
11秒前
11秒前
11秒前
12秒前
XL发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
wjx发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
Dreamstar完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
yang发布了新的文献求助10
15秒前
爆米花应助ShengzhangLiu采纳,获得10
16秒前
米九发布了新的文献求助10
16秒前
思思发布了新的文献求助10
17秒前
violin完成签到,获得积分10
17秒前
科研消炎发布了新的文献求助30
17秒前
ding应助sherry采纳,获得10
18秒前
BOSLobster发布了新的文献求助10
18秒前
宋天真发布了新的文献求助10
19秒前
ABC发布了新的文献求助10
19秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各位详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 3000
F-35B V2.0 How to build Kitty Hawk's F-35B Version 2.0 Model 2500
줄기세포 생물학 1000
The Netter Collection of Medical Illustrations: Digestive System, Volume 9, Part III - Liver, Biliary Tract, and Pancreas (3rd Edition) 600
中国减肥产品行业市场发展现状及前景趋势与投资分析研究报告(2025-2030版) 500
《2024-2029年中国减肥产品行业市场分析及发展前景预测报告》 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4504436
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3953137
关于积分的说明 12254897
捐赠科研通 3612717
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1987733
邀请新用户注册赠送积分活动 1023957
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 916083