AEM: 中性电解质中强化析氢反应的声致水阻

Nanoyu

2022-12-06

尽管利用可再生能源生产绿色氢气很有吸引力，但由于需要昂贵的电催化剂来补偿与系统的动能过电位相关的欧姆损失，水电解目前只占全球氢气产量的一小部分。

近日，皇家墨尔本理工大学Amgad R. Rezk提出了一种新的策略，利用高频(10 MHz)混合声波，通过改变其网络配位状态，显著增强了以中性电解质为原料的析氢反应(HER)。

文章要点

1）研究人员通过重新定义中性电解液中概念上较差的氢电催化剂，解决了与现有电解槽技术相关的实际限制，包括对高腐蚀性电解液和昂贵电催化剂的需求。

2）HER性能的提高归功于由声强迫产生的强烈的局部机电耦合的独特能力，该耦合在电极-电解液界面‘挫败’水分子的四面体配位氢键网络，导致产生高浓度的“自由”水分子，这些分子更容易访问未经修饰的多晶电极上的催化位置。

3）与声激发产生的其他协同效应(如离子产生、扩散传质限制的对流松弛、防止气泡在电极上堆积和去除)一起，在−100mA cm⁻²时，过电位降低了1.4 V，电流密度相应增加了14倍，净正能量节约27.3%，进而展示了该技术作为可扩展平台有效提高绿色氢气生产效率的潜力。

参考文献

Yemima Ehrnst, et al, Acoustically-Induced Water Frustration for Enhanced Hydrogen Evolution Reaction in Neutral Electrolytes, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202203164

https://doi.org/10.1002/aenm.202203164