Upcycling of Spent LiFePO4 Cathodes to Heterostructured Electrocatalysts for Stable Direct Seawater Splitting

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作者
Zhen Li,Mengting Li,Yiqun Chen,Xucun Ye,Mengjie Liu,Lawrence Yoon Suk Lee
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:63 (44): e202410396-e202410396 被引量:28
标识
DOI:10.1002/anie.202410396
摘要

The pursuit of carbon-neutral energy has intensified the interest in green hydrogen production from direct seawater electrolysis, given the scarcity of freshwater resources. While Ni-based catalysts are known for their robust activity in alkaline water oxidation, their catalytic sites are prone to rapid degradation in the chlorine-rich environments of seawater, leading to limited operation time. Herein, we report a Ni(OH)2 catalyst interfaced with laser-ablated LiFePO4 (Ni(OH)2/L-LFP), derived from spent Li-ion batteries (LIBs), as an effective and stable electrocatalyst for direct seawater oxidation. Our comprehensive analyses reveal that the PO4 3- species, formed around L-LFP, effectively repels Cl- ions during seawater oxidation, mitigating corrosion. Simultaneously, the interface between in situ generated NiOOH and Fe3(PO4)2 enhances OH- adsorption and electron transfer during the oxygen evolution reaction. This synergistic effect leads to a low overpotential of 237 mV to attain a current density of 10 mA cm-2 and remarkable durability, with only a 3.3 % activity loss after 600 h at 100 mA cm-2 in alkaline seawater. Our findings present a viable strategy for repurposing spent LIBs into high-performance catalysts for sustainable seawater electrolysis, contributing to the advancement of green hydrogen production technologies.
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