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<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Cho,&#x20;Kangwoo</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Hoffmann,&#x20;Michael&#x20;R.</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="accessioned">2024-01-20T02:02:16Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="available">2024-01-20T02:02:16Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="created">2021-09-01</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="uri">https:&#x2F;&#x2F;pubs.kist.re.kr&#x2F;handle&#x2F;201004&#x2F;122990</dcvalue>
<dcvalue element="description" qualifier="abstract">Electrochemical&#x20;hydrogen&#x20;evolution&#x20;reaction&#x20;(HER)&#x20;has&#x20;been&#x20;recognized&#x20;as&#x20;a&#x20;viable&#x20;approach&#x20;to&#x20;generate&#x20;a&#x20;clean&#x20;energy&#x20;fuel.&#x20;However,&#x20;substantial&#x20;technical&#x20;breakthroughs&#x20;are&#x20;needed&#x20;to&#x20;reduce&#x20;the&#x20;costs&#x20;for&#x20;electricity&#x20;and&#x20;chemical&#x20;reagents.&#x20;In&#x20;this&#x20;study,&#x20;we&#x20;explore&#x20;a&#x20;specific&#x20;wastewater&#x20;electrolysis&#x20;cell&#x20;(WEC)&#x20;as&#x20;an&#x20;alternative&#x20;of&#x20;decentralized&#x20;H-2&#x20;production&#x20;coupled&#x20;with&#x20;onsite&#x20;water&#x20;treatment.&#x20;A&#x20;prototypical&#x20;WEC&#x20;consists&#x20;of&#x20;a&#x20;multi-junction&#x20;semiconductor&#x20;anode&#x20;and&#x20;a&#x20;stainless&#x20;steel&#x20;cathode&#x20;paired&#x20;in&#x20;single&#x20;compartment&#x20;cell.&#x20;A&#x20;distinct&#x20;layer&#x20;of&#x20;BiOx&#x2F;TiO2&#x20;on&#x20;anode&#x20;surface&#x20;had&#x20;relatively&#x20;low&#x20;crystallinity&#x20;that&#x20;was&#x20;shown&#x20;to&#x20;be&#x20;beneficial&#x20;for&#x20;higher&#x20;oxide&#x20;formation&#x20;and&#x20;O-2&#x20;evolution.&#x20;The&#x20;over-potential&#x20;and&#x20;Tafel&#x20;slope&#x20;of&#x20;the&#x20;BiOx&#x2F;TiO2&#x20;anode&#x20;were&#x20;determined&#x20;to&#x20;be&#x20;0.32&#x20;V&#x20;and&#x20;120&#x20;mV&#x20;decade(-1).&#x20;In&#x20;a&#x20;single&#x20;compartment&#x20;WEC&#x20;with&#x20;a&#x20;NaCl&#x20;electrolyte&#x20;([Cl-]&#x20;&lt;=&#x20;50&#x20;mM),&#x20;the&#x20;current&#x20;density&#x20;(j)&#x20;ranged&#x20;up&#x20;to&#x20;500&#x20;A&#x20;m(-2)&#x20;at&#x20;cell&#x20;voltages&#x20;less&#x20;than&#x20;6V,&#x20;while&#x20;the&#x20;current&#x20;efficiency&#x20;(CE)&#x20;for&#x20;free&#x20;chlorine&#x20;(FC)&#x20;evolution&#x20;showed&#x20;maximum&#x20;value&#x20;near&#x20;0.3.&#x20;The&#x20;CE&#x20;and&#x20;energy&#x20;efficiency&#x20;(EE)&#x20;for&#x20;the&#x20;HER&#x20;were&#x20;assessed&#x20;using&#x20;NaCI&#x20;solutions&#x20;(50&#x20;mM&#x20;with&#x20;or&#x20;without&#x20;2.5&#x20;g&#x20;L-1&#x20;urea)&#x20;and&#x20;real&#x20;wastewater&#x20;with&#x20;variable&#x20;compositions&#x20;([Cl-]:&#x20;6-33&#x20;mM,&#x20;[chemical&#x20;oxygen&#x20;demand]:&#x20;60-790&#x20;mg&#x20;L-1).&#x20;The&#x20;ohmic&#x20;resistance&#x20;of&#x20;wastewater&#x20;electrolyte&#x20;rules&#x20;out&#x20;the&#x20;usage&#x20;of&#x20;membrane&#x20;separation,&#x20;resulting&#x20;in&#x20;side&#x20;reactions&#x20;such&#x20;as&#x20;reduction&#x20;of&#x20;O-2&#x20;whose&#x20;CE&#x20;values&#x20;monotonically&#x20;decreased&#x20;with&#x20;an&#x20;increasing&#x20;j&#x20;under&#x20;the&#x20;diffusion&#x20;controlled&#x20;regime.&#x20;Chloride&#x20;ions&#x20;reduce&#x20;the&#x20;electron&#x20;consumption&#x20;during&#x20;O-2&#x20;reduction,&#x20;while&#x20;elevated&#x20;levels&#x20;of&#x20;FC&#x20;significantly&#x20;lower&#x20;the&#x20;CE&#x20;for&#x20;the&#x20;HER.&#x20;The&#x20;combined&#x20;presence&#x20;of&#x20;oxidizable&#x20;organic&#x20;compounds&#x20;and&#x20;Cl-&#x20;enhance&#x20;the&#x20;CE&#x20;for&#x20;the&#x20;HER&#x20;as&#x20;long&#x20;as&#x20;the&#x20;concentration&#x20;of&#x20;organics&#x20;is&#x20;enough&#x20;to&#x20;quench&#x20;FC&#x20;to&#x20;maintain&#x20;a&#x20;pseudo&#x20;steady-state&#x20;concentration.&#x20;The&#x20;highest&#x20;CE&#x20;(0.8)&#x20;and&#x20;EE&#x20;(0.23)&#x20;for&#x20;HER&#x20;were&#x20;observed&#x20;during&#x20;electrolysis&#x20;of&#x20;real&#x20;wastewater&#x20;at&#x20;j&#x20;values&#x20;exceeding&#x20;200&#x20;A&#x20;m(-2).&#x20;However,&#x20;a&#x20;dependency&#x20;of&#x20;value&#x20;of&#x20;EE&#x20;on&#x20;the&#x20;applied&#x20;cell&#x20;voltage&#x20;needs&#x20;to&#x20;be&#x20;addressed&#x20;further.&#x20;(C)&#x20;2016&#x20;Published&#x20;by&#x20;Elsevier&#x20;B.V.</dcvalue>
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<dcvalue element="publisher" qualifier="none">ELSEVIER&#x20;SCIENCE&#x20;BV</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="doi">10.1016&#x2F;j.apcatb.2016.09.067</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="bibliographicCitation">APPLIED&#x20;CATALYSIS&#x20;B-ENVIRONMENTAL,&#x20;v.202,&#x20;pp.671&#x20;-&#x20;682</dcvalue>
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