阴离子交换膜电解海水对于未来的大规模绿氢制备非常关键,但是目前一个巨大的挑战是缺乏高稳定性的OER电催化剂。
有鉴于此,黑龙江大学付宏刚教授、闫海静副教授等报道一种能够用于AEMSE的稳健OER电催化剂,这种OER电催化剂将Ti3C2 MXene与NiFe硫化物结合而成((Ni, Fe)S2@Ti3C2)。
本文要点:
(1)
通过(Ni, Fe)S2和Ti3C2之间的强相互作用导致电子分布激活晶格氧机理,改善本征催化活性,特别是能够通过Ti-O-Fe化学键阻止Fe物种在OER过程中溶解,因此显著改善稳定性。
(2)
此外,Ti3C2具有丰富的官能团和对硫酸盐的较好维持作用,因此实现耐Cl-离子的能力。(Ni, Fe)S2@Ti3C2在海水电解过程中取得高OER活性(1.598 V@2 A cm-2)和长时间稳定性(1000 h)。此外,以(Ni, Fe)S2@Ti3C2作为阳极催化剂,雷尼Ni作为阴极催化剂,AEMSE具有工业级电流密度(0.5 A cm-2)和持久性(500 h),电解效率达到70 %,制氢的能耗达到48.4 kWh kg-1H2。
参考文献
Wang, J., Liu, Y., Yang, G. et al. MXene-Assisted NiFe sulfides for high-performance anion exchange membrane seawater electrolysis. Nat Commun 16, 1319 (2025).
DOI: 10.1038/s41467-025-56639-7
https://www.nature.com/articles/s41467-025-56639-7