甲酸作为一种有前途的氢能载体，在构建完整的氢经济产业链中发挥着不可替代的作用。目前，甘油氧化辅助水电解已成为一种具有成本效益的绿色HCOOH和H2联产方式，但同时提供高电流密度和法拉第效率(FE)仍然是一个巨大的挑战。因此，目前迫切需要开发和设计出有效的HCOOH和H2联产电催化剂。
基于此，中国科学技术大学谢毅、章根强和肖翀等报道了一种同步策略，在镍泡沫上生长三元NiVRu-LDHs纳米片阵列(NiVRuLDHs NAs/NF)以提升析氢和甘油氧化动力学。实验结果表明，合成的NiVRu-LDHs NAs/NF在1.24 VRHE就能够达到10 mA cm−2的电流密度、在1.40 VRHE时甲酸的高法拉第效率(FE)达到97%，以及其HER在10 mA cm−2的电流密度处只需要35 mV的HER过电位。此外，在引入Ru后，其他生物质衍生醇(如甲醇、乙醇、乙二醇和苯甲醇)的电氧化性能也可以得到提高。利用NiVRu-LDHs NAs/NF集成的电催化系统只需1.933 V就可以驱动1 A cm−2的工业级大电流密度，能耗低至4.62 kWh m−3 H2(比水电解降低能耗10.1%)；它的甲酸和H2生产率分别为12.5和17.9 mmol cm−2 h−1，FE分别接近80%和96%。原位拉曼和密度泛函理论(DFT)计算表明，NiVRu/LDHsNAs/NF电极上NiII/NiIII氧化还原活性物质的形成有效地促进了甘油向甲酸盐的转化。其中，加入的Ru原子可以优化氢的吸附行为，并加速甘油氧化过程中NiII氧化为NiIII和C-C氧化裂解。总的来说，这项工作不仅为构建高效电催化剂提供了指导，而且显示出集成电催化体系中H2与增值化学品的大规模合成的巨大潜力。Electrochemical Biomass Upgrading Coupled with Hydrogen Production under Industrial-level Current Density. Advanced Materials, 2023. DOI: 10.1002/adma.202300935
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