Hierarchically porous nickel foam supported Fe-Ni3S2 electrode for high-current–density alkaline water splitting

析氧 电极 催化作用 分解水 化学工程 纳米片 材料科学 电解 电流密度 超亲水性 电解质 碱性水电解 电解水 传质 电化学 纳米技术 化学 复合材料 冶金 润湿 物理化学 色谱法 生物化学 量子力学 工程类 物理 光催化
作者
Bo Zhong,Bei Cheng,Yanbing Zhu,Rui Ding,Panyong Kuang,Jiaguo Yu
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier]
卷期号:629: 846-853 被引量:50
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2022.09.007
摘要

Alkaline water electrolysis (AWE) offers a promising route for green hydrogen production. However, its industrial application is impeded by unsatisfactory energy conversion efficiency. Herein, a robust electrode composed of porous nickel foam (PNF) and Fe-doped Ni3S2 (Fe-Ni3S2) nanosheet arrays was fabricated and applied for industrial AWE. By conducting a scalable dynamic bubble-template method, PNF with high loading of active catalysts was prepared. The superhydrophilicity of PNF facilitates bubble detachment and promotes mass transfer, especially at high current densities. In addition, Fe-Ni3S2 with optimized electronic structure is featured with enhanced electrical conductivity, sufficient exposure of active sites, and optimized adsorption of intermediates. Benefiting from the concerted advantages of PNF and Fe-Ni3S2, the obtained Fe-Ni3S2/PNF-5 electrode with an optimal Fe content of 5 mol% exhibits high catalytic activity for both hydrogen evolution reaction (HER) and oxygen evolution reaction (OER). Compared with the Pt/C/NF||IrO2/NF couple, the Fe-Ni3S2/PNF-5||Fe-Ni3S2/PNF-5 couple delivers a current density of 10 mA cm-2 at a low cell voltage of 1.50 V for AWE. Under industrial conditions, a competitive cell voltage of 1.75 V is needed for achieving a high current density of 400 mA cm-2. Besides, the couple can operate stably for 120 h, outperforming the commercial RN||RN couple. This work provides a novel strategy to elevate the loading amount of catalysts and improve the electrochemical performance of the electrode for practical AWE application.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
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
小象完成签到,获得积分10
1秒前
小马甲应助灵巧的念柏采纳,获得10
1秒前
星辰大海应助土豪的念梦采纳,获得10
1秒前
细心秀发发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
情怀应助小歘歘采纳,获得10
2秒前
pluto应助居单在此采纳,获得10
2秒前
lwq发布了新的文献求助10
2秒前
轨迹应助zz13670585632采纳,获得30
4秒前
5秒前
6秒前
7秒前
Hermione发布了新的文献求助10
7秒前
阿巴巴巴吧应助里里采纳,获得10
7秒前
wy.he应助无忧采纳,获得10
8秒前
ding应助zilhua采纳,获得10
8秒前
VV发布了新的文献求助10
8秒前
秀丽海豚发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
ChenStu应助我本人lrx采纳,获得10
10秒前
10秒前
11秒前
11秒前
田様应助C2H5MgBr采纳,获得10
11秒前
Xi发布了新的文献求助10
12秒前
燕燕于飞发布了新的文献求助10
13秒前
麦子应助爱笑半雪采纳,获得10
13秒前
13秒前
玺月洛离完成签到,获得积分10
13秒前
gaolizheng完成签到,获得积分10
14秒前
华仔应助YYY采纳,获得10
14秒前
贪玩的秋柔应助Tiliar采纳,获得10
14秒前
JC325T完成签到,获得积分10
14秒前
青塘龙仔发布了新的文献求助10
14秒前
吴宣京完成签到,获得积分10
15秒前
氟西汀发布了新的文献求助10
15秒前
viviat应助绿豆冰采纳,获得30
15秒前
烟台深海美少女完成签到,获得积分10
16秒前
燕燕于飞发布了新的文献求助10
16秒前
17秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 3000
Les Mantodea de guyane 2500
Molecular Biology of Cancer: Mechanisms, Targets, and Therapeutics 2000
What is the Future of Psychotherapy in a Digital Age? 700
The Psychological Quest for Meaning 600
Zeolites: From Fundamentals to Emerging Applications 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5955015
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7164861
关于积分的说明 15936949
捐赠科研通 5089962
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2735472
邀请新用户注册赠送积分活动 1696310
关于科研通互助平台的介绍 1617257