In de context van de geleidelijke uitputting van fossiele brandstoffen en de energiecrisis heeft waterstofenergie brede aandacht getrokken vanwege de ultrahoge energiedichtheid en milieuvriendelijke eigenschappen. Het grootste deel van de waterstofproductie is echter nog steeds afhankelijk van fossiele brandstoffen, waarbij in 2021 minder dan 1 miljoen ton waterstof met een lage uitstoot wordt geproduceerd, wat betekent dat de waterstofproductie beperkte voordelen heeft bij het verzachten van de energiecrisis en de aantasting van het milieu.

Als alternatief heeft waterstofproductie via waterelektrolyse de voordelen van niet-vervuilende producten, duurzame regeneratie en overvloedige opslag van reactanten, waardoor het een aantrekkelijke optie is voor verdere ontwikkeling.

Omdat het aandrijven van de waterelektrolyse het overwinnen van een aanzienlijke overpotentiaal vereist, is het essentieel om efficiënte katalysatoren te gebruiken die de overpotentiaal kunnen verminderen. Materialen op basis van gelaagde dubbele hydroxide (LDH) worden beschouwd als veelbelovende elektrokatalysatoren voor watersplitsing vanwege de voordelen van een unieke gelaagde structuur, flexibele afstembaarheid, een hoog specifiek oppervlak en een duidelijke elektronenverdeling.

De lage geleidbaarheid en de beperkte actieve locaties belemmeren echter de industriële toepassingen van op LDH gebaseerde elektrokatalysatoren. Defect engineering is een effectieve strategie om de lokale microstructuur en elektronische structuur van het oppervlak af te stemmen, waardoor de nadelen van LDH efficiënt kunnen worden aangepakt.

Onlangs rapporteerde het team van prof. Deli Wang van de Huazhong Universiteit voor Wetenschap en Technologie, China, de recente strategieën voor het vervaardigen van defecten op LDH en besprak systematisch hoe defecten het elektrokatalytische gedrag van LDH beïnvloeden. De recensie is gepubliceerd in Chinese Journal of Catalysis

Om te beginnen worden het fundamentele mechanisme van waterelektrolyse en de uitdagingen waarmee LDH als elektrokatalysator voor waterelektrolyse wordt geconfronteerd, gepresenteerd. En dan wordt de superioriteit van defect-engineering voor het verbeteren van de elektrokatalytische prestaties van LDH gepresenteerd en wordt een reeks strategieën voor de fabricage van defecten op LDH in detail samengevat en besproken.

Vervolgens wordt de relatie tussen katalytische activiteit, stabiliteit, morfologie, structuur, samenstelling en defecttypes geanalyseerd en besproken. Tenslotte worden de uitdagingen en vooruitzichten van het toepassen van defect engineering op LDH besproken.

Meer informatie: Junhao Yang et al., Defects engineering van gelaagde, op dubbele hydroxide gebaseerde elektrokatalysator voor watersplitsing, Chinese Journal of Catalysis (2023). DOI:10.1016/S1872-2067(23)64557-7

Aangeboden door de Chinese Academie van Wetenschappen