Li NiO/Ni ヘテロ構造 強い基本格子 酸素は,Ptのような活動を持つ電気触媒的水素進化を可能にします

科学分野:

• 材料科学
• 電気化学
• 持続可能なエネルギー

背景:

• 持続可能な水素経済は,水の電解による低コストの水素生産に依存しています.
• 現在の限界は,地球に豊富な材料で作られた活発で堅固な電気触媒の希少から生じる.

研究 の 目的:

• 効率的な水素進化反応 (HER) と水素酸化反応 (HOR) のための新しいヘテロ構造の電気触媒を開発し,特徴づけること.
• 独特の材料の組成と構造によって可能になった触媒メカニズムを調査する.

主な方法:

• Ni欠乏のLiNiOナノクラスターとNiナノ結晶からなるヘテロ構造の合成.
• 酸性,中性,およびアルカリ性電解質におけるHERおよびHORに対する触媒の性能の電気化学的評価.
• 反応メカニズムを理解するために,触媒の構造と電子特性の分析.

主要な成果:

• 新型ヘテロ構造は,低過剰電位 (20 mV酸性,50 mV中性,36 mVアルカリ性) で10 mA cm−2の例外的なHER活性を示しています.
• 触媒は,アルカリの電解質における水素酸化反応 (HOR) の優れた活性を示している.
• 網状酸素種とインターフェイスの存在は,水の分裂を容易にし,触媒効率を促進します.

結論:

• 開発された地球に豊富な電気触媒は,これまでに最も活発なPtフリー触媒の1つです.
• 独特のヘテロ構造のデザインは,費用対効果の高い持続可能な水素の生産と利用のための有望な経路を提供します.
• HERとHORの両方に対する触媒のバイ機能活動は,水素ベースのエネルギーシステムへの統合の可能性を高めます.