化学进展

作者：谢尹, 张立阳, 应佩晋, 王佳程, 孙宽, 李猛

单位：重庆大学能源与动力工程学院 低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室 CQU-NUS新能源材料与器件联合实验室 重庆 400044

关键词：外场强化,电解水,析氢反应,氢能

基金：国家自然科学基金项目(52173235),重庆市自然科学基金项目(cstc2018jcyjAX0375),中央高校基础研究基金(2020CDJQY-A055),中央高校基础研究基金(2019CDXYDL0007)

电解水析氢过程中的能量消耗及析氢效率有很多影响因素,其中,电荷转移电阻和催化剂表面气泡覆盖率是最为重要的两个因素。研究发现,在电解水析氢过程中利用外场进行强化,可以有效减小电荷转移电阻和催化剂表面气泡覆盖率,如温度场能为反应过程中电荷的转移注入能量,从而降低电荷转移电阻,降低过电位;而电场能直接调整催化剂电子结构或诱导电解液离子重新分布,从而促进界面电荷转移;光场则可以诱导水分子极化,增大剩余电场,同时拉伸水分子中氢键,有利于水分解产生氢气和氧气。因此,在电解池中引入温度场、磁场、超声场、电场、超重力场和光场等外场也是降低能耗、提高析氢效率的有效策略。近年来,关于外场强化电解水的研究工作虽有报道,但研究偏少且未见系统性的归纳总结。本文即综述了近年来在电解水析氢过程中利用外场强化的研究进展。介绍各种外场强化电解水析氢的基本原理,同时通过实验案例分析各外场手段的效果,并总结外场强化电解水析氢面临的挑战及发展方向。

来源：2021年第9期

《化学进展》期刊编辑部

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