| 碱性介质中氢氧化反应电催化剂的开发:从机理认识到材料设计 |
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| 引用本文： | 仇旸,谢小红,李文震,邵玉艳.碱性介质中氢氧化反应电催化剂的开发:从机理认识到材料设计[J].催化学报,2021,42(12):2094-2104. |
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| 作者姓名： | 仇旸 谢小红 李文震 邵玉艳 |
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| 作者单位： | 西北太平洋国家实验室,华盛顿,美国;爱荷华州立大学化学与生物工程系,爱荷华州,美国;能源部艾姆斯实验室,爱荷华州,美国 |
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| 摘 要： | 阴离子交换膜(AEM)燃料电池因具有使用非贵金属作为催化剂的优点而受到广泛关注.然而,在碱性体系中,AEM燃料电池中氢氧化反应(HOR)的反应动力学比在酸性介质中的慢两个数量级.针对HOR在碱中动力学缓慢的问题,有两种主要的理论来解释,(1)pH相关的氢结合能作为主要影响因素来控制HOR动力学的理论;(2)质子和氢氧根离子的吸附共同作为影响因子来控制HOR在碱性条件下的动力学的双功能理论.本文首先讨论了在碱性电解质中可能的HOR反应机理及其Tafel性能变化.除了传统的Tafel-Volmer和Heyrovsky-Volmer-HOR机理外,还讨论了最新提出的氢氧根离子吸附参与的HOR机理来说明在酸性和碱性介质中HOR机理的差异.然后,总结了具有代表性的碱性HOR催化剂(如贵金属、合金、金属间化合物、镍基合金、碳化物、氮化物等),简要介绍了它们相应的HOR反应机理,从而进一步理解在碱性介质中不同基元反应步骤给HOR性能带来的差异.最后,提出了一种未来设计HOR碱性催化剂的可行性方案,为今后碱性环境下的HOR催化剂设计提供参考.
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| 关 键 词： | 氢氧化反应 碱性电解质 燃料电池 电催化剂 电催化 氢和氢氧离子结合能 |
Electrocatalysts development for hydrogen oxidation reaction inalkaline media: From mechanism understanding to materials design |
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| Yang Qiu,Xiaohong Xie,Wenzhen Li,Yuyan Shao.Electrocatalysts development for hydrogen oxidation reaction inalkaline media: From mechanism understanding to materials design[J].Chinese Journal of Catalysis,2021,42(12):2094-2104. |
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| Authors: | Yang Qiu Xiaohong Xie Wenzhen Li Yuyan Shao |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | Hydrogen oxidation reaction Alkaline electrolyte Fuel cell Electrocatalyst Electrocatalysis Hydrogen and hydroxide binding energy |
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