解耦的水分解是一种可再生氢生产的有希望的新途径,具有许多潜在的优势,例如在部分负荷条件下稳定运行,高压制氢,整体系统稳定性和更高的安全水平。
有鉴于此,以色列理工学院Gideon S. Grader等人,提出了一种新方法,通过静电纺丝制备高表面积钴掺杂的镍纳米纤维(NFs),然后通过电氧化在纤维表面生长Ni(OH)2壳。
本文要点
1)选择电氧化法是因为它是一种简单的合成技术,不需要任何额外的镍或钴源,并且可以保持基材的高孔隙率和结构,同时还具有出色的附着力。证明了静电纺丝的核/壳镍/氢氧化镍阳极在电化学-热活化化学解耦水分解工艺中的性能。
2)在碱性溶液中,当阳极电位超过0.5 V RHE时,金属镍(Ni0)及其天然氧化物(NiO)可以电氧化为β-Ni(OH)2。β-Ni(OH)2是一种结晶良好的相,在碱性条件下稳定,可以氧化成β-NiOOH相。β-NiOOH因此可以可逆地还原成β-Ni(OH)2进行电化学反应。分级多孔电极结构的高表面积提高了氧化还原阳极的利用效率、电荷容量和电流密度,同时保持了较高的效率。
3)当工作电位为1.48 V RHE时,阳极的平均电流密度可达113 mA cm−2,当工作电位为1.43 V RHE时,阳极的平均电流密度可达64 mA cm−2,法拉第效率接近100%。
参考文献:
Avigail Landman et al. High Performance Core/Shell Ni/Ni(OH)2 Electrospun Nanofiber Anodes for Decoupled Water Splitting. Advanced Functional Materials, 2021.
DOI: 10.1002/adfm.202008118
https://doi.org/10.1002/adfm.202008118