Ultrahigh‐Current‐Density and Long‐Term‐Durability Electrocatalysts for Water Splitting

耐久性 分解水 期限(时间) 材料科学 电流密度 纳米技术 电流(流体) 催化作用 工程物理 电气工程 工程类 化学 复合材料 物理 光催化 量子力学 生物化学
作者
Qunlei Wen,Yang Zhao,Youwen Liu,Huiqiao Li,Tianyou Zhai
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:18 (4) 被引量:79
标识
DOI:10.1002/smll.202104513
摘要

Hydrogen economy is imagined where excess electric energy from renewable sources stored directly by electrochemical water splitting into hydrogen is later used as clean hydrogen fuel. Electrocatalysts with the superhigh current density (1000 mA cm-2 -level) and long-term durability (over 1000 h), especially at low overpotentials (<300 mV), seem extremely critical for green hydrogen from experiment to industrialization. Along the way, numerous innovative ideas are proposed to design high efficiency electrocatalysts in line with industrial requirements, which also stimulates the understanding of the mass/charge transfer and mechanical stability during the electrochemical process. It is of great necessity to summarize and sort out the accumulating knowledge in time for the development of laboratory to commercial use in this promising field. This review begins with examining the theoretical principles of achieving high-efficiency electrocatalysts with high current densities and excellent durability. Special attention is paid to acquaint efficient strategies to design perfect electrocatalysts including atomic structure regulation for electrical conductivity and reaction energy barrier, array configuration constructing for mass transfer process, and multiscale coupling for high mechanical strength. Finally, the importance and the personal perspective on future opportunities and challenges, is highlighted.

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