Điện xúc tác (OER)

Lịch sử
Với sự gia tăng nhanh chóng nhu cầu năng lượng trên toàn thế giới, việc đốt nhiên liệu hóa thạch đã gây ra một loạt các vấn đề môi trường.Các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước cam kết khám phá năng lượng sạch và các thiết bị lưu trữ và chuyển đổi năng lượng thân thiện với môi trường và hiệu quảVới những lợi thế về nguồn tài nguyên dồi dào, sạch và hiệu quả, mật độ năng lượng cao và thân thiện với môi trường, năng lượng hydro là một nguồn năng lượng tái tạo lý tưởng.nguồn cung cấp và lưu trữ hydro là một trong những yếu tố chính hạn chế sự phát triển của nóCác phương pháp sản xuất hydro hiện tại bao gồm sản xuất hydro nhiên liệu hóa thạch, sinh khối như là nguyên liệu thô sản xuất hydro và tách nước.sản xuất hydro bằng cách tách nước đang ngày càng thu hút sự chú ý của mọi người do những lợi thế của bảo vệ môi trường xanh, bền vững và dễ dàng công nghiệp hóa, vv. Phân tách nước liên quan đến phản ứng tiến hóa oxy (OER) và phản ứng tiến hóa hydro (HER).đặc biệt là OER, có tốc độ chuyển động chậm, dẫn đến khả năng quá cao và hiệu suất thấp, hạn chế nghiêm trọng sự phát triển và ứng dụng thực tế của các thiết bị chuyển đổi năng lượng.Việc sử dụng chất xúc tác điện có thể làm giảm hiệu quả rào cản năng lượng của phản ứng xúc tác điện, tăng tốc độ phản ứng và giảm quá mức tiềm năng để OER có thể được hoàn thành hiệu quả, do đó cải thiện hiệu quả hoạt động của thiết bị chuyển đổi.khám phá các chất xúc tác điện OER có hiệu suất cao đã trở thành một trong những yếu tố chính để cải thiện hiệu suất của các thiết bị chuyển đổi năng lượng.

Lý thuyết
OER là một phản ứng nửa quan trọng của các thiết bị chuyển đổi năng lượng điện hóa học như chia nước và pin khí kim loại.OER là một quá trình bốn electron với tốc độ động chậm, hạn chế hiệu suất của các thiết bị chuyển đổi năng lượng điện hóa.OER trong điều kiện axit và kiềm cả hai đều liên quan đến sự hấp thụ OOH*Sự khác biệt là bước đầu tiên của OER trong điều kiện axit là phân ly nước và sản phẩm cuối cùng là H⁺và O₂, trong khi bước đầu tiên của OER trong điều kiện kiềm là hấp thụ OH^-, và các sản phẩm cuối cùng là H₂O và O₂, như được thể hiện trong công thức sau.
Môi trường axit:

Phản ứng tổng thể:2h₂O → 4H⁺+ O₂+ 4e^-
*+ H₂Ồ Ồ^*+ H⁺+ e^-
Oh.^*️ O^*+ H⁺+ e^-
O^*+ H₂O OOH^*+ H⁺+ e^-
OOH^*️^*+ O₂+ H⁺+ e^-
Môi trường kiềm:
Phản ứng tổng thể:4OH^-→ 2H₂O + O₂+ 4e^-
*+ OH^-