Com o aumento da procura global de energia e da poluição ambiental, o desenvolvimento de energia sustentável para reduzir o consumo de combustíveis fósseis (como petróleo, gás natural e carvão) tornou-se a chave para alcançar o desenvolvimento sustentável da sociedade humana.



A energia do hidrogênio é considerada a energia alternativa ideal devido à sua alta densidade energética, combustão livre de poluição e diversas formas de aplicação.

A produção de hidrogênio a partir da divisão da água inclui a reação catódica de evolução do hidrogênio (HER) e a reação anódica de evolução do oxigênio (OER), que possui características de proteção ambiental verde, produção flexível e alta pureza, e é uma das tecnologias de produção verde ideais. No entanto, a cinética lenta intrínseca da reação anódica de evolução do oxigênio resulta severamente em baixa eficiência de produção de hidrogênio do cátodo.

Além disso, durante o processo de eletrólise da água, o peróxido de hidrogênio altamente oxidante (H₂ O₂ ) será produzido, reduzindo a vida útil do filme para água eletrolítica e dificultando a aplicação prática da tecnologia de água eletrolítica. Portanto, é urgente desenvolver novos catalisadores eletrolíticos de água de alta eficiência, estáveis ​​e de alto valor agregado.

A configuração híbrida de eletrólise de água (HWE), que combina processos de reação de oxidação termodinamicamente favoráveis ​​no ânodo e HER no cátodo, surge como uma alternativa particularmente atraente para maximizar o H₂ Produção.

Mais importante ainda, a substituição do processo REA lento por reações de oxidação termodinamicamente mais favoráveis ​​proporciona inovação no enriquecimento de H₂ altamente eficiente e com economia de energia. produção, permitindo ao mesmo tempo funcionalidades adicionais, como a purificação de águas residuais industriais e a criação de produtos químicos de alto valor agregado.

Portanto, é necessário nomear configurações de eletrocatálise sinérgica adequadas com base em preceitos eletroquímicos de processos catalíticos eletroacoplados.

Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Qinfang Zhang do Instituto de Tecnologia de Yancheng, China, revisou algumas diretrizes importantes para a descoberta de sistemas eficientes de eletrólise de água híbrida multifuncional (HWE) para cogeração de H com economia de energia. 2 e produtos de alto valor agregado. Uma visão geral do sistema HWE é apresentada primeiro, acompanhada por uma discussão sobre o projeto e engenharia de eletrodos/eletrocatalisadores altamente reativos/seletivos/estáveis ​​para oxidação anódica de substratos orgânicos/biomassa.

A compreensão aprofundada dos possíveis mecanismos de reação tanto do ponto de vista experimental quanto teórico é elucidada para promover a eficiência da eletrocatálise sinérgica. Os recentes avanços de pesquisa no campo da tecnologia HWE são revisados ​​enfaticamente, abrindo novo espaço para H₂ de baixa tensão. geração a partir de resíduos e matérias-primas renováveis.

Propor as perspectivas dos desafios existentes com algumas oportunidades para direções futuras de pesquisas também é apresentado neste trabalho. Os resultados foram publicados no Chinese Journal of Catalysis .

Mais informações: Diab khalafallah et al, Produção eletroquímica de hidrogênio com economia de energia por meio de estratégias cogerativas em eletrólise híbrida de água:avanços e perspectivas recentes, Chinese Journal of Catalysis (2023). DOI:10.1016/S1872-2067(23)64544-9
Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências