Electrochemical Biomass Upgrading Coupled with Hydrogen Production under Industrial‐Level Current Density

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作者
Qizhu Qian,Xiaoyue He,Ziyun Li,Yanxu Chen,Yafei Feng,Mingyu Cheng,Huaikun Zhang,Wentao Wang,Chong Xiao,Genqiang Zhang,Yi Xie
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:35 (25) 被引量:154
标识
DOI:10.1002/adma.202300935
摘要

As promising hydrogen energy carrier, formic acid (HCOOH) plays an indispensable role in building a complete industry chain of a hydrogen economy. Currently, the biomass upgrading assisted water electrolysis has emerged as an attractive alternative for co-producing green HCOOH and H2 in a cost-effective manner, yet simultaneously affording high current density and Faradaic efficiency (FE) still remains a big challenge. Here, the ternary NiVRu-layered double hydroxides (LDHs) nanosheet arrays for selective glycerol oxidation and hydrogen evolution catalysis are reported, which yield an industry-level 1 A cm-2 at voltage of 1.933 V, meanwhile showing considerable HCOOH and H2 productivities of 12.5 and 17.9 mmol cm-2 h-1 , with FEs of almost 80% and 96%, respectively. Experimental and theoretical results reveal that the introduced Ru atoms can tune the local electronic structure of Ni-based LDHs, which not only optimizes hydrogen adsorption kinetics for HER, but also reduces the reaction energy barriers for both the conversion of NiII into GOR-active NiIII and carboncarbon (CC) bond cleavage. In short, this work highlights the potential of large-scale H2 and HCOOH productions from integrated electrocatalytic system and provides new insights for designing advanced electrocatalyst for low-cost and sustainable energy conversion.
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