碱性介质中氢氧化和析氢反应机理研究现状

摘要：

氢氧燃料电池和电解水是实现氢能循环利用的两个重要系统,其中氢氧化反应(HOR)和析氢反应(HER)因在碱性介质中的反应速率较酸性介质中慢2至3个数量级,成为阻碍碱性燃料电池与电解水制氢发展的主要瓶颈.深入研究碱性介质中的HOR/HER机理,探究碱性与酸性电解质中HOR/HER活性差异之根本原因,对发展低温碱性能源转化器件具有重要意义.据此,本文综述了近年来碱性介质中HOR/HER机理的相关解释与推论,如双功能机理、氢结合能(HBE)理论与电子效应,及各观点间存在的争议;并从理论计算的角度,介绍了目前电化学界面的理论模拟方法及其在HOR/HER研究中的应用.由于电化学反应系统的复杂性,实验与理论计算的结合有助于理清HOR/HER的机理以及pH效应,并有望应用于指导设计高活性、高稳定性的HOR/HER催化剂.

关键词：燃料电池;电解水;氢氧化反应;析氢反应;pH效应;密度泛函理论;分子动力学

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分类号：O646(物理化学（理论化学）、化学物理学)

资助基金：国家自然科学基金21822803,91834301,21576032

在线出版日期：2021-09-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共17页

页码：13-29