在海水电解中,NiFe基阳极的微区酸化驱动的降解机制
Mengyi Tang1,2, Kaifa Du1,2, Rui Yu1,2
1School of Resource and Environmental Sciences, Wuhan University, Wuhan 430072, P. R. China.
ACS applied materials & interfaces
|January 15, 2024
概括
在海水电解器中,阳极的稳定性至关重要. 增加电解质pH值可以缓解微区酸化,改善NiFe基催化剂的性能和氧化过程中的稳定性,这对于高效的生产至关重要.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 阳极稳定性对于高效可靠的海水电解器至关重要.
- 基于NiFe的催化剂对氧演化反应 (OER) 是有前途的.
- 了解降解机制是改善催化剂寿命的关键.
研究的目的:
- 在模拟海水中的各种电解条件下研究基于NiFe的薄膜催化剂的稳定性.
- 为了阐明性海水中基于NiFe的阳极的降解机制.
- 通过电解质工程来确定增强阳极稳定的策略.
主要方法:
- 通过阳极氧化制备基于NiFe的薄膜催化剂.
- 在模拟的性海水 (1M KOH + 0.5M NaCl) 中对氧气演变性能和稳定性的电化学评估.
- 对电流密度和大量电解质pH对催化剂稳定性的影响进行系统分析.
- 电极降解和沉形成的特征.
主要成果:
- 基于NiFe的催化剂表现出令人满意的OER性能 (348 mV超电位在100 mA cm−2) 和稳定性 (>100 h) 在1 M KOH + 0.5 M NaCl.
- 电极稳定性对电流密度和散量pH高度敏感,在0.1M KOH中在20mA cm−2时失败,但在0.5M KOH中在500mA cm−2以上稳定.
- 在电极/电解质接口的微区域酸化被确定为离子加速腐蚀的主要原因.
- 根据降解行为确定了三个不同的操作区域 (稳定的OER,溶解-沉,被动化).
结论:
- 增加散装电解质的pH值有效地减轻了微区酸化,在高电流密度下显著改善了基于NiFe的阳极稳定性.
- 电解质工程,特别是pH控制,是提高海水电解器中阳极耐用性的可行策略.
- 这项研究为基于NiFe的催化剂降解机制提供了关键的见解,为更强大的海水电解技术铺平了道路.
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