NiP2 as an efficient non-noble metal cathode catalyst for enhanced hydrogen isotope separation in proton exchange membrane water electrolysis

电解 贵金属 阴极 催化作用 电解水 化学 无机化学 同位素分离 质子交换膜燃料电池 金属 化学工程 同位素 电极 物理化学 有机化学 电解质 工程类 物理 量子力学 生物化学
作者
Cun Hu,Fengyun Ding,Chao Lv,Linsen Zhou,Ning Zeng,Aojie Liu,Jinguang Cai,Tao Tang
出处
期刊:Separation and Purification Technology [Elsevier BV]
卷期号:352: 128249-128249
标识
DOI:10.1016/j.seppur.2024.128249
摘要

Proton exchange membrane (PEM) water electrolysis is crucial for efficient hydrogen isotope separation (HIS) in liquid water. However, current cathode catalysts like platinum (Pt) suffer from scarcity and limited HIS performance. To overcome this challenge, we propose a simple and effective approach involving the synthesis of highly dispersed NiP2 nanoparticles supported on carbon (NiP2/C) through a solid-phase phosphidation reaction, and for the first time report its enhanced HIS performance as the cathode catalyst in PEM electrolyzer. The NiP2/C catalyst demonstrates excellent catalytic properties as a cathode catalyst for hydrogen evolution reaction (HER) in an acidic electrolyte, achieving low overpotential of only 157 mV at 10 mA/cm2 and Tafel slope of 95.6 mV/dec. Meticulous investigations and density functional theory (DFT) calculations reveal the intrinsic factors behind its performance. Furthermore, DFT calculations predict the HIS performance of both NiP2/C and Ni/C catalysts, revealing the advantages of NiP2/C over Ni/C. Experimental results obtained in practical PEM water electrolysis validate these predictions, as NiP2/C exhibits an impressive separation factor α of 6.36, nearly twice that of the Pt/C catalyst. Moreover, NiP2/C demonstrates reliable and consistent HIS performance during a 100-hour PEM electrolysis process. Importantly, our calculation model for deuterium enrichment in liquid water reveals that catalysts with higher separation factors α show faster deuterium enrichment and higher deuterium recovery rates. The utilization of NiP2/C as a non-noble metal cathode catalyst holds great promise for efficient and sustainable hydrogen isotope separation, addressing the limitations of precious metal catalysts and advancing clean energy technologies.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
忒寒碜完成签到,获得积分10
8秒前
12秒前
XU博士完成签到,获得积分10
14秒前
哭泣青烟完成签到 ,获得积分10
15秒前
roundtree完成签到 ,获得积分0
19秒前
等待谷南完成签到,获得积分10
22秒前
Alan完成签到 ,获得积分10
25秒前
xdc完成签到,获得积分10
27秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
28秒前
依依完成签到 ,获得积分0
37秒前
MISSIW完成签到,获得积分10
38秒前
HHHAN发布了新的文献求助10
41秒前
胡胡完成签到 ,获得积分10
42秒前
火星上小土豆完成签到 ,获得积分10
52秒前
杰尼龟的鱼完成签到 ,获得积分10
56秒前
安然完成签到 ,获得积分10
57秒前
张希伦完成签到 ,获得积分10
57秒前
任性翠安完成签到 ,获得积分10
1分钟前
dong完成签到 ,获得积分10
1分钟前
神说完成签到,获得积分0
1分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
1分钟前
Aimee完成签到 ,获得积分10
1分钟前
徐彬荣完成签到,获得积分10
1分钟前
研友_8yN60L完成签到,获得积分10
1分钟前
搜集达人应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
光亮的自行车完成签到 ,获得积分10
1分钟前
李东东完成签到 ,获得积分10
1分钟前
王多肉完成签到,获得积分10
1分钟前
Iiiilr完成签到 ,获得积分10
1分钟前
杨幂完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
hellokitty完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
小四发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
西瓜完成签到 ,获得积分10
1分钟前
包容的忆灵完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高兴尔冬发布了新的文献求助10
1分钟前
xiang完成签到 ,获得积分0
1分钟前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 3000
徐淮辽南地区新元古代叠层石及生物地层 3000
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
Handbook of Industrial Diamonds.Vol2 1100
Global Eyelash Assessment scale (GEA) 1000
Picture Books with Same-sex Parented Families: Unintentional Censorship 550
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4038039
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3575756
关于积分的说明 11373782
捐赠科研通 3305574
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1819239
邀请新用户注册赠送积分活动 892655
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 815022