水电解是一种非常具有潜力的可持续制氢技术，然而，在实际应用中，需要非常大的电流密度(>500 mA/cm2)，因为析氧反应(OER)不稳定且动力学缓慢，这是限制电催化水裂解大规模制氢的主要障碍。鉴于此，清华大学的杨诚和南洋理工大学的范红金团队合作采用磁场辅助化学沉积法，设计制备了一种基于OER电极的高催化活性和无需粘合剂的NiFe纳米线阵列，该阵列可以在电流密度高达1000 mA/cm2和120小时内保持良好的催化稳定性和活性。NiFe合金纳米线表面的超薄(1-5纳米)非晶氢氧化镍，被认为是OER的高催化活性位点，另外，分层的精细纳米几何结构可以大大提高电荷和反应物与气体的扩散转移。在碱性电解质中，OER电极产生500和1000 mA/cm2的电流密度仅需248 mV和258 mV的电位，且可稳定地工作超过120小时。更重要的是，集成的碱性电解槽在超低电压1.76 V的下，其电流密度可达1000 mA/cm2，远远优于最先进的工业催化剂。我们的结果可能代表着工业电解槽的一个关键步骤，大规模生产氢气的水分裂。该工作对于设计高催化活性的非贵金属镍铁电极结构用于电催化裂解水提供了一种新的策略。
Caiwu Liang, Peichao Zou, Adeela Nairan, Yongqi Zhang, Jiaxing Liu, Kangwei Liu, Shengyu Hu, Feiyu Kang, Hong Jin Fan, Cheng Yang. Exceptional Performance of Hierarchical Ni-Fe Oxyhydroxide@NiFe Alloy Nanowire Array Electrocatalyst for Large Current Density Water Splitting. Energy & Environmental Science, 2019.
DOI: 10.1039/C9EE02388G
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c9ee02388g#!divAbstract
