NiFe(氧)氫氧化物是一種性能最優秀的OER電催化劑,但是NiFe催化劑通常具有非常緩慢的反應動力學,這限制了其作為雙功能的堿性電解水催化劑。
有鑒于此,天津大學杜希文教授、楊靜副教授、布魯克海文國家實驗室趙雪茹等報道“雙重策略”調節NiFe催化劑,通過設計Ni-Mo-Fe配位結構,構筑了高活性的氧缺陷位點的催化劑NFM-OVR/NF。
本文要點
(1)
NFM-OVR/NF能夠同時降低Volmer和Heyrovsky步驟的反應能壘,因此顯著增強堿性HER反應動力學。NFM-OVR/NF電催化劑在1.0 M KOH溶液中進行電催化HER反應,10 mA cm-2和1000 mA cm-2電流密度的過電勢分別為25 mV和234 mV,在500 mA cm-2電流密度能夠穩定工作600 h,在30 % KOH堿性電解槽中和80 ℃下工作300 h。
(2)
計算結果顯示,這種催化劑制氫的成本為0.92 美元,比2026美國能源部的目標H2成本(2美元)更低。這項研究結果說明NFM-OVR/NF電催化劑具有工業化應用的前景。
參考文獻
Liyang Xiao, Chuanqi Cheng, Tiantian Yang, Jingtong Zhang, Yujun Han, Chunyan Han, Wenxuan Lv, Haiwen Tan, Xueru Zhao, Pengfei Yin, Cunku Dong, Hui Liu, Xiwen Du, Jing Yang, A “Two-Pronged” Strategy to Boost Hydrogen Evolution Kinetics on NiFe-Based (Oxy)hydroxides via Oxygen Deficient Ni-Mo-Fe Coordinate Structures for Ultra-Stable Ampere-Level Alkaline Overall Water Splitting, Adv. Mater. 2024
DOI:10.1002/adma.202411134
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202411134