ICM—以应用为导向的创新研究
文章导读
全球碳中和目标下，绿氢（通过可再生能源电解水制取）被视为替代化石燃料的关键能源。水电解是“绿氢”生产的重要途径，但其复杂的反应路径导致的高反应过电位和能耗限制了大规模应用。为应对这一问题，化学辅助水电解被视为一种具有创新性的替代策略。这一技术通过引入热力学更有利的替代氧化反应，能够在较低电压下实现氢气生产，实现低电压产氢+污染物降解+高附加值产物合成的三重收益。
首尔国立大学Ho Won Jang教授团队发表最新综述，深入探讨了多种化学辅助水电解体系——包括醇氧化、氨氧化、尿素氧化、联氨氧化及生物质氧化，这些反应均可在较低电压下实现制氢。此外，本文还梳理了催化剂设计与反应机制的最新研究趋势，重点介绍了降低系统电压的策略。最后，系统分析了当前该技术实现工业化应用面临的主要挑战与发展前景。
图文摘要：氨分解催化剂设计
上述成果发表在Industrial Chemistry & Materials，题为：Unlocking the potential of chemical-assisted water electrolysis for green hydrogen production。欢迎扫描下方二维码或者点击下方链接免费阅读、下载！
扫二维码｜查看原文
https://doi.org/10.1039/D4IM00163J
本文亮点
★ 系统梳理五类替代OER的化学辅助水电解氧化反应；
★ 总结分析了各反应电催化剂设计策略及其作用机制；
★ 深入剖析了化学辅助水电解产业化瓶颈并提出具体对策。
图文解读
Table of Contents
1 Introduction
2 Strategies to reduce the overpotential of hybrid water electrolysis
2.1 Alcohol oxidation reaction
2.1.1 Methanol oxidation reaction
2.1.2 Ethanol oxidation reaction
2.2 Ammonia oxidation reaction
2.2.1 Noble metal-based AOR electrocatalysts
2.2.2 Non-noble metal-based AOR electrocatalysts
2.3 Urea oxidation reaction
2.3.1 Ni-based UOR electrocatalysts
2.3.2 Co-based UOR electrocatalysts
2.4 Hydrazine oxidation reaction
2.5 Oxidation of higher carbon biomass-derived materials
2.5.1 Glycerol oxidation reaction
2.5.2 HMF oxidation reaction and glucose oxidation reaction
3 Challenges and perspectives
总结与展望
本文系统阐释了化学辅助水电解技术的突破性优势，通过采用热力学更有利的氧化反应替代传统OER，可显著降低电解电压（降幅达30-50%），大幅提升制氢能效。该技术更实现了"一箭三雕"的协同效益，在高效产氢的同时，可降解含氨/尿素废水等污染物，并能将有机底物转化为高附加值化学品。然而，催化剂选择性与稳定性、工业设备适配性以及整体成本效益等问题仍亟待突破。未来研究应聚焦于反应机理的基础研究、催化剂的多尺度设计、装置集成优化与经济可行性评估，推动化学辅助水电解技术由实验室走向产业化，为绿色氢能发展开辟新路径。
编辑/排版：ICM编辑部
文章信息
J. Lee, S. A. Lee, T. H. Lee and H. W. Jang, Unlocking the potential of chemical-assisted water electrolysis for green hydrogen production, Ind. Chem. Mater., 2025, DOI: 10.1039/D4IM00163J.
作者简介
通讯作者
Ho Won Jang，首尔国立大学材料科学与工程系的教授。他于2004年在浦项科技大学材料科学与工程系获得博士学位。2006年至2009年期间，他在美国威斯康星大学麦迪逊分校担任研究助理。随后，他在韩国科学技术研究院担任高级研究员，之后加入首尔国立大学。他的研究兴趣包括用于（光）电催化、薄膜晶体管、忆阻器、化学传感器和微型发光二极管的材料设计与器件制造，在Science, Nature materials, Advanced Materials, Nano letters发表论文600余篇，总被引30000余次，h指数为92。
第一作者
Jiwoo Lee，目前是首尔国立大学材料科学与工程系 Ho Won Jang 教授指导下的博士研究生。她于2022年在高丽大学获得材料科学与工程学士学位。她目前的研究主要集中在金属基催化剂的设计及其在氨氧化反应中的应用。
ICM相关文章
Cutting-edge methods for amplifying the oxygen evolution reaction during seawater electrolysis: A brief synopsis，https://doi.org/10.1039/D3IM00071K
Mono-, bi- and tri-metallic platinum group metal-free electrocatalysts for hydrogen evolution reaction following a facile synthetic route, https://doi.org/10.1039/D3IM00058C
Core–shell nanostructured magnesium-based hydrogen storage materials: a critical revie, https://doi.org/10.1039/D3IM00061C
Designing active and stable Ir-based catalysts for the acidic oxygen evolution reaction,https://doi.org/10.1039/D3IM00070B
期刊简介
Industrial Chemistry & Materials (ICM) 目前已被ESCI、EI、美国化学文摘（CA）、DOAJ、Google Scholar检索，入选2024年中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目，是中国科学院主管，中国科学院过程工程研究所主办，英国皇家化学会（RSC）全球出版发行的Open Access英文期刊，由中国科学院过程工程研究所张锁江院士担任主编。ICM 以化学、化工、材料为学科基础，以交叉为特色，以应用为导向，重点关注工业过程中化学问题、高端材料创制中过程科学的国际前沿和重大技术突破，目前对读者作者双向免费。欢迎广大科研工作者积极投稿、阅读和分享！
期刊网站：https://www.rsc.org/journals-books-databases/about-journals/industrial-chemistry-materials
投稿网址：https://mc.manuscriptcentral.com/icmat
联系邮箱：icm@rsc.org; icm@ipe.ac.cn
联系电话：010-82612330
微信公众号：ICM工业化学与材料
Twitter & Facebook：@IndChemMater
LinkedIn: https://www.linkedin.com/company/industial-chemistry-materials/
Blog: https://blogs.rsc.org/im/?doing_wp_cron=1713430605.5967619419097900390625
转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自孔景科学网博客。
链接地址：https://wap.sciencenet.cn/blog-3388879-1486765.html?mobile=1
收藏
