Recent Advances in Non‐Precious Metal‐Based Electrodes for Alkaline Water Electrolysis

ChemNanoMat - Tập 6 Số 3 - Trang 336-355 - 2020
Daojin Zhou1,2, Pengsong Li1,2, Wenwen Xu1, Sana Jawaid1, M. Jamesh1, Wen Liu1, Yun Kuang1, Xiaoming Sun1
1State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering School of Chemistry, Beijing Advanced Innovation Center for Soft Matter Science and Engineering, Beijing, 100029 P. R. China
2these authors contributed equally to this work

Tóm tắt

AbstractHydrogen gas has been regarded as an ideal energy source that could replace the need of fossil fuels, based on its high energy density with zero carbon emissions. The production of hydrogen via electrolysis of water is not a new field, but the technology has seen significant advancements in recent times, owing to the proportional growing demand of clean and affordable energy. This review discusses the most recent progresses achieved in the area of earth abundant catalysis, particularly, non‐precious metal (Ni, Co, Fe, Mo, W)‐based catalysts that are being utilized for the electrochemical hydrogen evolution reaction (HER) and oxygen evolution reaction (OER) in alkaline solutions. Based on the type of materials, the discussions are categorized into sections attributed to transition metal alloys, hydroxides, oxides, chalcogenides, carbides and nitrogenous materials. In general, a brief introduction of HER and OER mechanisms followed by a detailed discussion of the presently considered catalysts with endeavors have been made to highlight the new technologies and alternative approaches that are being considered promising towards production of clean H2 energy. Finally, a prospective has been provided to accentuate the future of non‐noble metal based catalyst in electro‐catalytic water splitting reactions.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1073/pnas.0603395103

10.1038/s41570-016-0003

10.1039/c1cs15228a

10.1021/acs.chemrev.5b00073

10.1002/advs.201901129

10.1002/aenm.201702774

10.1039/C9EE01202H

 

10.1016/j.energy.2005.11.002

10.1016/j.scib.2019.09.013

10.1016/j.scib.2018.05.014

10.1002/smll.201701931

 

10.1021/ja4027715

10.1021/ja201269b

10.1002/anie.201306588

10.1038/s41560-019-0407-1

 

10.1016/j.nanoen.2016.07.005

10.1016/j.pecs.2009.11.002

10.1021/cs3003098

10.1007/s12274-014-0591-z

 

10.1016/S0013-4686(98)00233-3

10.1016/0022-0728(93)03043-O

10.1016/S0013-4686(00)00523-5

10.1016/j.scib.2018.10.006

10.1016/S0360-3199(99)00052-X

10.1023/B:JACH.0000031161.26544.6a

10.1016/0013-4686(84)85007-0

10.1002/celc.201402089

10.1016/j.jpowsour.2016.09.161

10.1002/smll.201701648

10.1039/C4EE00370E

10.1021/acs.nanolett.5b02205

 

10.1038/ncomms5695

10.1002/anie.201504815

10.1021/acs.nanolett.5b03709

10.1007/s12274-017-1509-3

10.1016/j.scib.2019.06.012

 

10.1007/s40843-017-9112-4

10.1007/s40843-017-9086-9

10.1007/s40843-019-9431-4

Sarwar S., 2019, Sci. China Mater., 1

10.1007/s40843-018-9393-x

10.1021/jacs.5b08186

10.1002/anie.201602237

10.1002/aenm.201502333

10.1016/j.electacta.2014.09.164

10.1038/nmat4481

10.1002/anie.201503407

10.1039/C5CY01121C

10.1002/adma.201601663

10.1016/j.scib.2019.09.014

 

10.1016/j.scib.2018.09.016

10.1007/s40843-017-9120-6

10.1007/s40843-019-9434-7

10.1021/ja0540019

10.1021/ja503372r

10.1039/C4SC02019G

10.1002/anie.201200699

10.1021/ja4081056

10.1002/cssc.201200780

10.1002/anie.201307527

10.1016/j.ijhydene.2013.01.151

 

10.1021/acs.nanolett.6b01554

10.1039/C5SC00518C

10.1002/anie.201406455

10.1016/j.scib.2018.07.008

10.1016/j.scib.2019.05.020

10.1016/j.scib.2019.01.006

 

10.1126/science.1212858

10.1126/science.1233638

10.1073/pnas.1001859107

10.1126/science.1162018

10.1021/ja405997s

10.1007/s40843-017-9094-5

10.1007/s40843-019-9490-x

10.1039/C5EE02509E

10.1126/science.aaf1525

10.1021/jacs.5b06382

10.1038/ncomms9625

10.1016/j.nanoen.2014.11.021

10.1039/C5NR04603C

10.1039/C5CC01558H

10.1021/jacs.5b00281

10.1002/adma.201705442

10.1039/C6EE00377J

10.1002/aenm.201500245

 

10.1002/anie.201511447

10.1039/C5EE01601K

10.1002/adfm.201402078

10.1039/C5CC08845C

10.1039/C4NR03371J

10.1021/ja502379c

10.1021/ja511559d

10.1038/ncomms7616

10.1073/pnas.1722034115

10.1002/anie.201903200

 

10.1038/ncomms3439

10.1021/acs.chemmater.5b00450

 

10.1002/cctc.201000397

10.1016/j.jelechem.2006.11.008

10.1016/0254-0584(86)90045-3

10.1149/1.2115565

10.1038/ncomms5345

10.1002/adma.201502024

10.1002/adma.201503532

10.1002/anie.201408998

10.1002/advs.201500187

 

10.1002/aenm.201802983

10.1021/acsnano.7b05481

10.1038/ncomms12324

10.1039/c3ee41572d

10.1039/C5EE02463C

10.1016/j.electacta.2019.01.093

10.1021/acssuschemeng.9b01095

10.1016/j.electacta.2018.10.083

10.1016/j.ceramint.2019.09.270

10.1002/aenm.201801926

10.1002/aenm.201702704

10.1039/C8TA11072G

10.1039/C9TA00863B

 

10.1039/C5EE01155H

10.1002/anie.201612635

Y. Fang Z. Haiqing H. Yufeng S. Jingying Q. Fan B. Jiming W. A. Goddard. C. Shuo R. Zhifeng Nat. Commun.2018 9 2551;

10.1039/C8CC03870H

10.1007/s40843-019-1171-3

10.1007/s40843-019-9474-0

10.1002/anie.201506480

10.1039/C8EE00076J

 

10.1039/C8MH00664D

10.1039/C9CC04892H

10.1016/j.apcatb.2018.11.008

10.1002/chem.201901400

10.1039/C6QM00168H

10.1002/aenm.201701905

10.1002/adma.201501901

10.1002/anie.201503407

10.1016/j.electacta.2014.12.043

10.1002/adfm.201602116

10.1002/aenm.201703341

Huang Z.-F., 2016, J. Am. Chem. Soc., 138, 5b

10.1021/jz500610u

10.1021/nn503760c

10.1039/C5CC06892D

10.1002/aenm.201502313

10.1002/anie.201600687

10.1002/aenm.201701694

10.1002/adfm.201604804

10.1002/smtd.201800083

10.1007/s12274-017-1806-x

10.1002/advs.201900576

10.1002/adma.201506315

10.1002/adma.201701546

 

10.1038/ncomms5477

10.1021/ja5096733

10.1002/chem.201804492

10.1021/acs.accounts.8b00070

10.1002/adfm.201702513

10.1002/anie.201402315

10.1002/anie.201402646

10.1039/C4CP01237B

10.1002/adma.201304759

10.1002/smll.201600189

10.1007/s12274-016-1112-z

10.1038/s41467-018-04888-0

10.1016/j.jpowsour.2018.08.028

 

10.1038/s41467-017-02088-w

10.1039/C4MH00208C

10.1002/anie.201502438

Hao Y., 2017, Mater. Horiz., 5

10.1002/adfm.201505626

10.1039/C5QI00232J

10.1038/nature14444

10.1016/j.apcatb.2019.118051

10.1002/anie.201814262

10.1002/aenm.201803185

10.1039/C8SC03877E

10.1002/adma.201900178

10.1039/C9NR01794A

10.1002/adfm.201807031

10.1039/C9TA03201K

10.1039/C9NR05061B

10.1007/s40820-019-0242-8

10.1126/science.1258307

10.1002/adma.201707261

10.1021/ja807091v

10.1038/ncomms11741