析氧反应(OER)制约了质子交换膜电解槽的性能,因为在阳极上形成气态氧需要几百毫伏的过电位才能达到理想的电流密度。理论家将其归因于电催化OER循环中OH和OOH吸附物之间的线性比例关系,这在热力学上限制了这种四电子过程。打破这种特殊的比例关系通常被视为提高催化转化率的一种有希望的策略。
有鉴于此,索菲亚大学Kai S. Exner等人,综述了近年来在析氧反应电极材料筛选方法方面的研究进展。
本文要点
1)总结了OER电极材料筛选方法方面的最新趋势,包含了热力学筛选方法的扩展,通过将动力学、外加过电位和电化学阶跃对称指数纳入分析中,在统一方法中实现材料筛选,或通过分子轨道原理和能带理论进行材料筛选。
2)电催化中的筛选方法主要依赖于电化学反应步骤的评估。这需要在构建ESSI描述活动图或火山图以进行材料筛选时,将通常应用的机械描述(包括OH、O和OOH吸附质)扩展到其他机械路径。
3)催化剂的稳定性是OER的一个重要方面,迄今为止,在电催化剂的筛选中还很少涉及到这一点。因此提出了活性-稳定性图的构建,该图依赖于同时评估电催化活性和催化剂稳定性。开发一种既能评价电催化活性又能同时评价催化剂稳定性的筛选方法是未来重要的研究方向。
参考文献:
Kai S. Exner et al. Recent Progress in the Development of Screening Methods to Identify Electrode Materials for the Oxygen Evolution Reaction. Advanced Functional Materials, 2020.
DOI: 10.1002/adfm.202005060
https://doi.org/10.1002/adfm.202005060