Advancement of Platinum (Pt)-Free (Non-Pt Precious Metals) and/or Metal-Free (Non-Precious-Metals) Electrocatalysts in Energy Applications: A Review and Perspectives

析氧 电化学 贵金属 铂金 电化学能量转换 双功能 氧化还原 催化作用 化学 无机化学 电催化剂 电极 纳米技术 材料科学 有机化学 物理化学
作者
Mahesh Datt Bhatt,Jin Yong Lee
出处
期刊:Energy & Fuels [American Chemical Society]
卷期号:34 (6): 6634-6695 被引量:124
标识
DOI:10.1021/acs.energyfuels.0c00953
摘要

The recent advances in platinum-free and/or metal-free electrocatalysts for electrochemical redox reactions at the electrodes of fuel cells in particular and, broadly speaking, energy devices were thoroughly reviewed. This comprehensive review focuses on nonplatinum precious metal (Pt-free) and/or nonprecious metal (metal-free) electrocatalysts regarding the electrochemical redox reactions at the electrodes of the energy devices. The recent development of electrocatalysts governing the electrochemical redox reaction mechanisms at the electrodes of the fuel cells/energy devices using density functional theory (DFT) methods was overviewed. The understanding of the following were overviewed theoretically in detail: the site of intermediates (oxygen, hydrogen, water, hydrogen peroxide, etc.); adsorption electrocatalysis via oxygen reduction reaction (ORR), oxygen evolution reaction (OER), hydrogen evolution reaction (HER), as well as bifunctional electrocatalysis such as ORR/OER and OER/HER; trifunctional electrocatalysis (ORR, OER, HER); and multifunction catalysis. The critical issues, challenges, and perspectives on the further development of less-expensive and highly efficient (active and stable) electrocatalysts were provided.
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