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張軍/周炎Small: 電池電壓最低值！雙功能Fe3O4/Au/CoFe-LDH夾層結構電催化劑用于不對稱電解槽

降低產生氫氣的總電解電位是制造適用的析氫電池的關鍵目標。陽極上的析氧反應(OER)并動力學緩慢，與氫氣相比，全水解過程中產生的氧氣是低附加值產品。有文獻報道，使用有機分子的氧化代替OER是降低水分解極限電壓(1.23 V)的有效方法。

因此，中國石油大學(華東)張軍、周炎等合成了一種雙功能夾心結構的Fe₃O₄/Au/CoFe-LDH催化劑，并將其用來組裝電解質不對稱電池，其中在陽極發生葡萄糖氧化(GOR)而不是OER，這極大的提升了產氫效率。

Fe₃O₄和CoFe-LDH之間的微量Au顯著提高了催化劑的固有電導率和催化活性。結構表征與電化學表征結果表明，Fe₃O₄和CoFe-LDH負責電催化析氫反應(HER)，而Au負責電催化葡萄糖氧化(GOR)。

在高電流密度(1000 mA cm^-2)下，Fe₃O₄/Au/CoFe-LDH也為HER和GOR提供了出色的電催化活性和穩定性。

在具有兩電極配置的兩室電池中進行的進一步電化學測試。結果表明，Fe₃O₄/Au/CoFe-LDH可以顯著降低這種不對稱電池的整體電位，在進行iR補償和未進行iR補償的條件下，僅需要0.48 V和0.89 V即可達到10 mA cm^-2電流密度，這是目前所報道的最低值。

Fe₃O₄/Au/CoFe-LDH的設計和合成為在極低的電池電壓下電化學制氫和葡萄糖酸鹽鋪平了道路，并且可以很容易地與各種太陽能電池匹配。

Bi-Functional Fe₃O₄/Au/CoFe-LDH Sandwich-Structured Electrocatalyst for Asymmetrical Electrolyzer with Low Operation Voltage. Small, 2021. DOI: 10.1002/smll.202103307

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