利用过剩的可再生电力进行电化学分解水是一种无二氧化碳的可持续制氢合成途径，也是一种可再生能源储存策略。电解液pH和电极电位是调节水裂解动力学的关键操作条件，其影响仍不完全了解。

有鉴于此，普林斯顿大学Emily A. Carter等人，基于Marcus的电子转移理论，建立了一个微动力学模型，以预测阳极析氧反应（OER）电流密度（水分解速率）与溶液pH和电极电位的关系。

本文要点

1）该模型为掺杂铁的羟基氧化镍（-NiOOH）的OER动力学提供了新的见解，这是一种在碱性溶液条件下电催化OER的有前途的廉价催化剂。

2）预测的合成速率λ_(H^+)= 0.744 eV远小于合成速率λ_（〖OH〗^-）= 2.474 eV，而合成速率(w_ions)= 0.607 eV远大于合成速率(w_water)= 0.065 eV，表明即使在碱性条件下，OER也主要是通过水氧化而不是氢氧氧化而发生的。

3）最终证明了在微观动力学模型中需要使用可逆而不是标准的氢电极作为参考。而且，推论出电催化剂表面带正电荷，这与以前的报道相反。最后，预测在高电势（≳0.3V）的条件下，Fe掺杂的-NiOOH上的OER具有以下特性：塔菲尔斜率约为76 mV/decade，有效电荷转移系数为0.77，交换电流密度为3.5 A/cm²，可与最好的含贵金属的水分解电催化剂RuO₂媲美。

总之，该工作加深了对廉价的铁/镍氢氧基电催化剂的水分解动力学的机理理解。

参考文献：

Ananth Govind Rajan et al. Microkinetic Model for pH- and Potential-Dependent Oxygen Evolution During Water Splitting on Fe-Doped beta-NiOOH.  Energy Environ. Sci., 2020.

DOI: 10.1039/D0EE02292F

https://doi.org/10.1039/D0EE02292F