Con l'aumento della domanda energetica globale e dell'inquinamento ambientale, lo sviluppo di energia sostenibile per ridurre il consumo di combustibili fossili (come petrolio, gas naturale e carbone) è diventato la chiave per raggiungere uno sviluppo sostenibile della società umana.
L'energia dell'idrogeno è considerata l'energia alternativa ideale grazie alla sua elevata densità energetica, alla combustione senza inquinamento e alle varie forme di applicazione.
La produzione di idrogeno dalla scissione dell'acqua comprende la reazione di evoluzione catodica dell'idrogeno (HER) e la reazione di evoluzione dell'ossigeno anodico (OER), che ha le caratteristiche di protezione ambientale verde, produzione flessibile ed elevata purezza ed è una delle tecnologie di produzione verde ideali. Tuttavia, la cinetica lenta intrinseca della reazione di evoluzione dell'ossigeno anodico si traduce gravemente in una bassa efficienza di produzione di idrogeno del catodo.
Inoltre, durante il processo di elettrolisi dell'acqua, il perossido di idrogeno altamente ossidante (H2 O2 ), riducendo la durata della pellicola per l'acqua elettrolitica e ostacolando l'applicazione pratica della tecnologia dell'acqua elettrolitica. Pertanto, è urgente sviluppare nuovi catalizzatori elettrolitici ad acqua ad alta efficienza, stabili e ad alto valore aggiunto.
La configurazione ibrida dell'elettrolisi dell'acqua (HWE) che combina processi di reazione di ossidazione termodinamicamente favorevoli all'anodo e HER al catodo si presenta come un'alternativa particolarmente interessante per massimizzare H2 produzione.
Ancora più importante, la sostituzione del lento processo OER con reazioni di ossidazione termodinamicamente più favorevoli offre risultati innovativi per l'arricchimento di H2 a risparmio energetico altamente efficiente. produzione, abilitando nel contempo funzionalità aggiuntive come la purificazione delle acque reflue industriali e la creazione di sostanze chimiche ad alto valore aggiunto.
Pertanto, è necessario nominare adeguate configurazioni di elettrocatalisi sinergica basate sui precetti elettrochimici dei processi catalitici elettroaccoppiati.
Recentemente, un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Qinfang Zhang dello Yancheng Institute of Technology, in Cina, ha esaminato alcune linee guida chiave per la scoperta di efficienti sistemi ibridi multifunzionali di elettrolisi dell'acqua (HWE) per la cogenerazione di H a risparmio energetico. 2 e prodotti ad alto valore aggiunto. Per prima cosa viene presentata una panoramica del sistema HWE, accompagnata da una discussione sulla progettazione e ingegneria di elettrodi/elettrocatalizzatori altamente reattivi/selettivi/stabili per l'ossidazione anodica di substrati organici/biomassa.
Viene chiarita la comprensione approfondita dei possibili meccanismi di reazione sia dal punto di vista sperimentale che teorico per promuovere l'efficienza dell'elettrocatalisi sinergica. I recenti progressi della ricerca nel campo della tecnologia HWE vengono esaminati con enfasi, offrendo nuovo spazio all'H2 a bassa tensione generazione da prodotti di scarto e materie prime rinnovabili.
In questo lavoro vengono anche presentate le prospettive delle sfide esistenti con alcune opportunità per le direzioni di ricerca future. I risultati sono stati pubblicati sul Chinese Journal of Catalysis .
Ulteriori informazioni: Diab khalafallah et al, Produzione di idrogeno elettrochimico a risparmio energetico tramite strategie cogenerative nell'elettrolisi ibrida dell'acqua:progressi e prospettive recenti, Chinese Journal of Catalysis (2023). DOI:10.1016/S1872-2067(23)64544-9
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
