Enhanced stability and efficient anodic hydrogen production using chromium-modified copper catalysts for hydroxymethylfurfural electrooxidation
Notice bibliographique
Résumé
Producing low-carbon hydrogen is one of crucial steps toward mitigating the impacts of the rapidly changing climate. While conventional water electrolysis offers a sustainable method to generate hydrogen, it is industrially limited by the high energy demands and related cost of the anodic oxygen evolution reaction (OER), which remains a major bottleneck. In this study, we tackled this challenge by replacing the OER with a more energy-efficient reaction: the oxidation of Hydroxymethylfurfural (HMF), which also produces hydrogen as a co-product via the aldehyde-to‑hydrogen pathway. We developed a chromium-modified copper nano-catalyst enabling the low potential (0.3 V vs. RHE) anodic hydrogen production at a high current density of 200 mA/cm 2 with 100 % Faradaic efficiency—doubling the activity compared to the copper benchmark. X-ray absorption spectroscopy analysis revealed an improved retention of the Cu metallic state upon Cr addition, a critical factor for efficient and stable performance. Furthermore, our theoretical models demonstrated that the modified catalyst enhances charge transfer while promoting HMF adsorption and facilitating C H bond cleavage. Operationally, we improved the system stability by reducing the hydroxide retention time to prevent the spontaneous degradation of HMF in alkaline medium. The proposed innovative method doubles hydrogen output for the same electricity input, offering a scalable hydrogen production and efficient solution through advanced catalyst design and optimized operations.
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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) | 0,000 | 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 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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 ».