王双印AM：葡萄糖辅助Cu(I)/Cu(II)氧化还原与电化学制氢的耦合

Nanoyu

2021-09-25

电解水是一种可持续的制氢技术，其可以利用太阳能、风能和水力发电等可再生能源产生的间歇性电力。然而，由于阳极析氧反应（OER）和阴极析氢反应（HER）之间存在较大的电位差（>1.23 V），限制了该工艺的大规模应用。

近日，长沙理工大学张怡琼，湖南大学王双印教授，Tehua Wang报道了开发了一种新型高效的葡萄糖辅助Cu(I)/Cu(II)氧化还原与HER偶联制氢体系。

文章要点

1）Cu(I)电氧化为Cu(II)的起始电位低至0.7 V_RHE。原位拉曼光谱、非原位X射线光电子能谱和密度泛函理论（DFT）计算表明，电解液中的葡萄糖可以通过热催化过程瞬间将Cu(II)还原为Cu(I)，从而完成Cu(I)/Cu(II)的氧化还原循环。

2）实验结果显示，组装后的电解槽只需0.92 V的电压输入，即可达到100 mA cm⁻²的电流密度，每立方米H₂的电耗为2.2 kWh，仅为常规水电解（4.5kWh）的一半。

这项工作为低成本、高效率地生产高纯度氢气提供了一种很有前途的策略。

参考文献

Yiqiong Zhang, et al, Coupling Glucose-Assisted Cu(I)/Cu(II) Redox with Electrochemical Hydrogen Production, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202104791

https://doi.org/10.1002/adma.202104791