NiFe(氧)氢氧化物是一种性能最优秀的OER电催化剂,但是NiFe催化剂通常具有非常缓慢的反应动力学,这限制了其作为双功能的碱性电解水催化剂。
有鉴于此,天津大学杜希文教授、杨静副教授、布鲁克海文国家实验室赵雪茹等报道“双重策略”调节NiFe催化剂,通过设计Ni-Mo-Fe配位结构,构筑了高活性的氧缺陷位点的催化剂NFM-OVR/NF。
本文要点
(1)
NFM-OVR/NF能够同时降低Volmer和Heyrovsky步骤的反应能垒,因此显著增强碱性HER反应动力学。NFM-OVR/NF电催化剂在1.0 M KOH溶液中进行电催化HER反应,10 mA cm-2和1000 mA cm-2电流密度的过电势分别为25 mV和234 mV,在500 mA cm-2电流密度能够稳定工作600 h,在30 % KOH碱性电解槽中和80 ℃下工作300 h。
(2)
计算结果显示,这种催化剂制氢的成本为0.92 美元,比2026美国能源部的目标H2成本(2美元)更低。这项研究结果说明NFM-OVR/NF电催化剂具有工业化应用的前景。
参考文献
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