(Invited) Membrane Coated Electrocatalysts for Selective and Stable Oxygen Evolution in Seawater
Notice bibliographique
Résumé
Seawater electrolysis has the potential to be a more sustainable means of hydrogen production compared to conventional water electrolysis which relies on highly pure water. This is particularly true for arid coastal regions with access to seawater and ideal conditions for harvesting solar and wind energy, but where fresh water is already scarce.[1] Seawater electrolysis is challenging due to the large concentration of chloride ions, which can be detrimental to electrocatalyst stability. Furthermore, the presence of chloride ions allows the chlorine evolution reaction (CER) to compete with the oxygen evolution reaction (OER) at the anode. Although Cl2 is of industrial value, global hydrogen production already exceeds chlorine production, and demand for hydrogen is projected to grow more rapidly. Additionally, since Cl2 is toxic and harmful to the environment, implementing seawater electrolysis is simplified if pure oxygen is produced and can be safely vented to the atmosphere. Our group has shown that ultrathin semi permeable oxide overlayers can be designed to selectively transport reactants to the active catalyst at the buried interface.[2-3] Importantly for seawater electrolysis, the oxide overlayer selectively rejected chloride ions while allowing for water transport.[4] Thus, the oxide overlayer acts as a membrane, and the composite material can be referred to as a membrane coated electrocatalyst (MCEC). An additional advantage of the MCEC architecture compared to conventional electrocatalysts is enhanced stability.[5] This makes MCECs particularly attractive for stable and selective OER in seawater. This work describes how MCECs can (i) improve catalyst stability and (ii) enable selectivity for OER over CER by impeding transport of chloride ions to the catalyst at the buried interface. This work explores the fundamental relationships between chloride ion transport through different oxide overlayer materials. This knowledge is then applied to prepare MCECs supported on high surface area porous electrodes. References [1] S. Dresp, et al., ACS Energy Lett., 4, 933 (2019). [2] N. Y. Labrador, et al. , ACS Catal. , 8, 1767 (2018). [3] M. E. S. Beatty, et al., ACS Appl. Energy Mater., 3 , 12338 (2020). [4] A. A. Bhardwaj, et al. , ACS Catal. , 11, 1316 (2021). [5] N. Y. Labrador, et al . , Nano Lett. , 16 , 6452 (201 6 ).
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,023 | 0,013 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».