酸素発生反応用の層状複水酸化物

2022年10月26日

北京理工大学出版局

高効率の酸素発生反応 (OER) に向けた電極触媒の設計と合成を導くため、北京化工大学の研究者らは、層状複水酸化物 (LDH) の OER 性能を改善し、層状複水酸化物 (LDH) の活性部位を特定するための 4 つの一般的な戦略をまとめました。 LDHさん。

彼らは、9 月 7 日に Energy Materials Advances に研究結果を発表しました。

「化石燃料の需要と消費の増加に伴い、エネルギー不足と環境汚染は深刻かつ無視できないものになっている」と責任著者である北京化工大学国家化学資源工学重点研究所の教授、ミンフェイ・シャオ氏は述べた。 「持続可能で再生可能なエネルギーの模索が必要です。特に水素は素晴らしい応用の可能性を秘めた新エネルギーです。」

高純度の水素の製造は、風力や太陽光などの再生可能エネルギーから変換された電力を使用して電気化学的に水を分解することで実現できます。 しかし、Shao氏によると、半反応の1つであるOERは4電子プロセスであり、エネルギー利用効率が低いという。

Shao 氏と彼のチームは、大型の 2 次元素材である LDH に焦点を当てています。 幅広い調整可能性、モル比、層間アニオンにより、アルカリ媒体中での OER の優れた触媒となります。

「LDH の OER パフォーマンスを向上させるために適用される 4 つの一般的な戦略をまとめました。これらの戦略を通じて、OER の過電圧を低減でき、エネルギー利用の高効率につながります。」と Shao 氏は述べています。 「LDH の活性サイトの同定に関するいくつかの研究が紹介されています。反応機構と活性サイトの解明は、効率的な電極触媒を設計するための理論的な指針を提供します。」

現在、OER 触媒の開発と探索はほとんどが実験段階にあり、大規模な実用化の基準を満たしていません。 例えば、触媒のサイズを大きくすることや、OER中の安定性を維持することに関する問題が残っています。 さらに、シャオ氏によると、報告されているLDHベースの触媒の調製方法のほとんどは複雑で時間がかかるため、コストが高くなり、その用途が制限されるという。

「活性酸素種は不安定で目に見えない存在であるため、OER中に電極触媒表面の活性部位に吸着される酸素種や溶液中に分散する酸素ラジカルなどの活性酸素種の認識は依然として曖昧なままです」とShao氏は述べた。 「これらの活性酸素種を認識した後でも、より効率的な OER のためにそれらをどのように利用するかが依然として重要です。」

「このレビューが、電気化学的な水の分解に向けてより高度な電極触媒を設計するためのガイダンスを提供する目的で、LDH の活性サイトをさらに特定するためのアイデアを提供できることを願っています」と Shao 氏は述べています。

詳しくは： Xin Wan et al、効率的な水素生成に向けた酸素発生反応のための層状複水酸化物、エネルギー材料の進歩 (2022)。 DOI: 10.34133/2022/9842610

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