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2024年 第30卷 第1期    刊出日期：2024-01-28

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第30卷第1期封面和目次

2024, 30(1):  0-0. 

摘要 ( 6 )   PDF (46877KB) ( 232 )  

相关文章 | 计量指标

新闻

电化学十大科学问题

中国化学会电化学专业委员会

2024, 30(1):  2024121.  doi:10.61558/2993-074X.3444

摘要 ( 31 )   HTML ( 85)   PDF (837KB) ( 992 )  

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综述



用于促进碱性介质中析氢反应动力学的异质结构电催化剂的合理设计

马海斌, 周晓延, 李嘉艺, 程洪飞, 马吉伟

2024, 30(1):  2305101.  doi:10.13208/j.electrochem.2305101

摘要 ( 206 )   RichHTML ( 35)   PDF (6670KB) ( 487 )  

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在碱性介质中，由于电极材料的较高的稳定性，电催化析氢反应（HER）具有实现大规模制氢的巨大潜力。然而，即使对于最突出的铂催化剂，HER在碱性介质中的反应动力学也比在酸性介质中慢2-3个数量级，这是由于碱性环境下质子的浓度较低。异质结构催化剂具有多种结构优势，研究表明，构建异质结构电催化剂是促进碱性HER动力学的有效策略。协同效应是异质结构的一个独特特征，这意味着一个功能活性位点作为水解离的促进剂，另一个活性位点则负责适度的氢吸附，从而协同提高HER催化性能。此外，异质结构中的每个构建模块都是可调节的，为构建最佳催化剂提供了更多的灵活性和可能性。同时，由于界面处两个组分之间存在费米能级差，可以合理地调控每个组分的电子结构，从而大幅度提高碱性介质中的HER催化性能。随着对纳米结构的深入理解，人们开发了更先进的设计策略来构建高性能异质结构电催化剂。本文综述了异质结构催化剂在碱性HER方面的最新发展，以及构建界面异质结构以促进碱性HER动力学性能的合理设计原则。我们首先介绍了HER在碱性介质中的基本反应途径，然后详细讨论了促进碱性HER动力学的新兴有效策略，包括协同效应、应变效应、电子相互作用、相工程和结构工程，最后提出了未来面向实际应用的新型异质结构催化剂设计所面临的挑战和研究机遇。

快讯



单分散Cu-TCPP/Cu₂O杂化微球:一种具有优异电还原CO₂产C₂性能的级联电催化剂

万紫轩, Aidar Kuchkaev, Dmitry Yakhvarov, 康雄武

2024, 30(1):  2303271.  doi:10.13208/j.electrochem.2303271

摘要 ( 218 )   RichHTML ( 14)   PDF (1922KB) ( 399 )  

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高效电还原CO₂（ECR）为有价值的多碳产物是解决CO₂排放问题的有效解决方案。基于卟啉的金属有机框架（MOFs）具有多孔结构和有序的活性位点，有望提高ECR生成多碳产物的选择性。本文制备了由铜-四（4-羧基）卟啉（Cu-TCPP）和Cu₂O组成的有机/无机杂化Cu-TCPP@Cu₂O电催化剂，其中TCPP在调控形貌方面起着重要作用。ECR过程中原位形成的Cu与Cu-TCPP（Cu-TCPP@Cu）结合可以抑制析氢，富集CO中间体，促进C-C偶联生成C₂产物。多孔碳（PC）负载的Cu-TCPP@Cu在PC上被还原为Cu纳米簇，同时对C₂产物具有较高的ECR活性和选择性。催化剂在-1.0 V时（相对于可逆氢电极），C₂产物法拉第效率为62.3%，部分电流密度为83.4 mA·cm^-2，是纯Cu₂O和TCPP的7.6倍和13.1倍。本论文研究了催化剂形貌和杂化结构如何提高ECR生C₂产物的选择性，为高性能ECR催化剂的设计提供了新思路。

论文



以掺氢天然气为燃料直接内重整固体氧化物电池堆的稳定性

汤亚飞, 武安祺, 韩贝贝, 刘华, 包善军, 林王林, 陈铭, 官万兵, Subhash C. Singhal

2024, 30(1):  2314001.  doi:10.61558/2993-074X.3430

摘要 ( 23 )   RichHTML ( 18)   PDF (1951KB) ( 266 )  

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本文研究了掺氢天然气直接内重整平管型固体氧化物电池短堆的长期稳定性和衰减机理。通过约3000小时的实测实验，结果显示，电堆的总体衰减率为2.3% kh^-1，电堆中三个金属连接板的面积比电阻分别增加了0.276 Ω·cm²、0.254 Ω·cm²和0.249 Ω·cm²，但电堆中两个电池的电压反而分别增加了3.38 mV·kh^-1和3.78 mV·kh^-1。电堆衰减主要由金属连接件表层氧化及其与阴极集流层材料反应生成SrCrO₄物质，两者共同作用增大了电池与金属连接体间的界面电阻所致。结果表明，以掺氢天然气为燃料直接内重整平管型固体氧化物燃料电池电堆具有良好的稳定性。本文工作为掺氢天然气在固体氧化物燃料电池堆中的直接内重整应用提供了理论参考与实验依据。