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Transition metal-based catalysts for electrochemical water splitting at high current density: current status and perspectives

电化学 电流密度 材料科学 分解水 催化作用 电流(流体) 过渡金属 纳米技术 化学 物理化学 电气工程 电极 物理 工程类 光催化 生物化学 量子力学
作者
Shasha Li,Enze Li,Xiaowei An,Xiaogang Hao,Zhongqing Jiang,Guoqing Guan
出处
期刊:Nanoscale [Royal Society of Chemistry]
卷期号:13 (30): 12788-12817 被引量:342
标识
DOI:10.1039/d1nr02592a
摘要

needs a cell voltage range of 1.8-2.4 V). Thus, developing cost-effective and robust transition metal electrocatalysts working at high current density is imperative and urgent for industrial electrocatalytic water splitting. In this review, the strategies and requirements for the design of self-supported electrocatalysts are summarized and discussed. Subsequently, the fundamental mechanisms of water electrolysis (OER or HER) are analyzed, and the required important evaluation parameters, relevant testing conditions and potential conversion in exploring electrocatalysts working at high current density are also introduced. Specifically, recent progress in the engineering of self-supported transition metal-based electrocatalysts for either HER or OER, as well as overall water splitting (OWS), including oxides, hydroxides, phosphides, sulfides, nitrides and alloys applied in the alkaline electrolyte at large current density condition is highlighted in detail, focusing on current advances in the nanostructure design, controllable fabrication and mechanistic understanding for enhancing the electrocatalytic performance. Finally, remaining challenges and outlooks for constructing self-supported transition metal electrocatalysts working at large current density are proposed. It is expected to give guidance and inspiration to rationally design and prepare these electrocatalysts for practical applications, and thus further promote the practical production of hydrogen via electrochemical water splitting.
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