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化腐為奇！中國(guó)科學(xué)院最新Angew.！

來(lái)源：時(shí)間：2023-10-10 13:48:41 瀏覽：1391次

第一作者：Hao Liu、Wei Shen

通訊作者：?jiǎn)淌黎敖淌凇⑧崍蚪淌?、董俊才研究員

通訊單位：澳大利亞阿德萊德大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所

DOI: 10.1002/anie.202311674.

研究背景

由于淡水資源的短缺，電解海水析氫被廣泛的關(guān)注，但海水電解因其復(fù)雜的成分而受到阻礙，例如主要的氯離子（Cl^-，~0.55 M）、鈉離子（Na⁺，~0.48 M）、鎂離子（Mg²⁺，~0.05 M）等。在陽(yáng)極上析氯反應(yīng)（ClER）存在競(jìng)爭(zhēng)性析氧反應(yīng)（OER），因?yàn)樗鼈兙哂邢嗨频臒崃W(xué)平衡勢(shì)和動(dòng)力學(xué)反應(yīng)速率，并且堿性條件下反應(yīng)產(chǎn)生的次氯酸根（ClO^-）會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電解槽出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題?；诖?，喬世璋教授、鄭堯教授和董俊才研究員等人報(bào)道了Cl^-在一種流行的OER電催化劑，鎳-鐵層狀雙氫氧化物（NiFe LDH）的特定位點(diǎn)上的吸收不會(huì)產(chǎn)生顯著的負(fù)面影響，有利于其活性和穩(wěn)定性增強(qiáng)自然海水電解。

文章要點(diǎn)

1、所制備的OER電催化劑鎳-鐵層雙氫氧化物（NiFe LDH）對(duì)Cl^-的吸附可以抑制Fe浸出，并產(chǎn)生更多的OER活性Ni位點(diǎn)，從而同時(shí)提高了催化劑的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和活性。

2、首次使用NiFe LDH陽(yáng)極在商業(yè)規(guī)模的堿性電解器（AE）上實(shí)現(xiàn)直接堿性海水電解，并且耗電量減少了20.7%，在200 mA cm^-2下實(shí)現(xiàn)了100 h的優(yōu)異耐用性。

研究?jī)?nèi)容

圖1. NiFe LDH的催化性能

圖2.原位拉曼光譜表征

圖3.原位XAS表征

圖4. OER耐久性測(cè)試

圖5. OER機(jī)理研究

圖6.商業(yè)AE中雙電極配置和放大測(cè)試的總體水電解性能

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