Biowaste‐Derived Catalysts for Sustainable Electrochemical Water Splitting: A Pathway to Circular Bioeconomy

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Researchers in electrocatalysis and hydrogen production can use this as a comprehensive reference for biowaste-derived catalyst design.

🏢実務担当者:Companies developing hydrogen electrolyzers may find insights into low-cost catalyst materials from waste streams.

🏛政策担当者:Policymakers supporting hydrogen infrastructure and circular economy can see the potential of waste-to-hydrogen pathways.

カーボンニュートラルを目指す世界的な取り組みの加速により、持続可能で低コストな水素製造技術への需要が高まっている。再生可能電力で駆動する電気化学的水分解は、水素生成のクリーンな経路を提供するが、大規模展開は貴金属触媒の高コスト、希少性、および限られた耐久性によって妨げられている。これに対応して、バイオ廃棄物由来材料が持続可能な解決策として浮上しており、農業、食品、および海洋由来の残渣を高価値の電極構造へと変換している。炭素骨格とヘテロ原子（N、S、P、B）を自然に豊富に含むこれらの廃棄物は、熱分解、活性化、またはテンプレート合成を通じて、豊富な欠陥と加速された電荷輸送を備えたヘテロ原子ドープ多孔質炭素およびバイオ炭素担持遷移金属ハイブリッドへと変換できる。これらの調整された電極は、水素発生反応と酸素発生反応の両方において競争力のある活性を発揮し、PtおよびIrO₂のベンチマークに迫りながら、持続可能性と拡張性を提供する。本レビューは、変換戦略、構造設計原理、および触媒メカニズムを統合し、ヘテロ原子変調、金属-炭素界面工学、および階層的形態に焦点を当てている。さらに、前駆体化学、変換経路、および電極構造を触媒挙動に結び付ける構造-特性-性能フレームワークを確立し、作製戦略、ベンチマーキングプロトコル、劣化メカニズム、および技術経済的関連性に対処している。廃棄物価値化とグリーン電極触媒を統合することにより、バイオ廃棄物由来電極は、循環型で低炭素な水素エネルギーシステムへの有望な経路を提供する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

The accelerating global pursuit of carbon neutrality has intensified the need for sustainable, low‐cost hydrogen‐production technologies. Electrochemical water splitting, driven by renewable electricity, offers a clean pathway for hydrogen generation; however, large‐scale deployment is hindered by the high cost, scarcity, and limited durability of noble‐metal catalysts. In response, biowaste‐derived materials have emerged as a sustainable solution, transforming agricultural, food, and marine residues into high‐value electrode architectures. Naturally enriched with carbon frameworks and heteroatoms (N, S, P, B), such wastes can be converted through pyrolysis, activation, or templated synthesis into heteroatom‐doped porous carbons and biocarbon‐supported transition‐metal hybrids with abundant defects and accelerated charge transport. These tailored electrodes deliver competitive activity for both the hydrogen evolution reaction and oxygen evolution reaction, approaching Pt and IrO 2 benchmarks while offering sustainability and scalability. This review consolidates conversion strategies, structural design principles, and catalytic mechanisms, emphasizing heteroatom modulation, metal–carbon interface engineering, and hierarchical morphology. It further establishes a structure‐property‐performance framework linking precursor chemistry, conversion route, and electrode architecture to catalytic behavior, while addressing fabrication strategies, benchmarking protocols, degradation mechanisms, and techno‐economic relevance. By integrating waste valorization with green electrocatalysis, biowaste‐derived electrodes offer a promising pathway toward circular, low‐carbon hydrogen‐energy systems.

• openalex https://doi.org/10.1002/cssc.70718first seen 2026-06-06 04:41:33 · last seen 2026-06-17 07:04:48