Substitutional phosphorus doping stimulates strong metal-support interactions for anion exchange membrane based alkaline seawater electrolysis

材料科学 电解 海水 兴奋剂 无机化学 离子 金属 冶金 电极 化学 海洋学 物理化学 光电子学 电解质 有机化学 生物化学 地质学
作者
Shenyue Xu,Jingqi Chi,Tong Cui,Zhipeng Li,Fusheng Liu,Jianping Lai,Lei Wang
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier]
卷期号:126: 109698-109698 被引量:31
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2024.109698
摘要

The development of electrocatalysts with high catalytic activity and resistant to chlorine has become crucial for the large-scale implementation of seawater electrolysis. Here, the strong metal support interaction (SMSI) between Pt and NiMoO4 is enhanced by substitutional P atom-doping (P-Pt/NiMoO4@NF) to optimize the metal surrounding environment, realizing the efficient and anticorrosive seawater electrolysis. Density functional theory (DFT) reveals that substitutional P atom-doping can adjust the electronic structure to optimize the hydrogen adsorption free energy (ΔGH*) and decrease the adsorption energy of Cl- for the HER process. Benefiting from the SMSI caused by substitutional P atom-doping, the prepared P-Pt/NiMoO4@NF catalyst achieves a current density of 1.0 A cm-2 at an ultra-low overpotential of only 80 mV, surpassing the most reported Pt-based electrocatalysts. More importantly, in the anion exchange membrane (AEM) electrolyzer, the catalyst used as the cathode can drive 500 mA cm-2 under industrial conditions with only 1.75 V, while running steadily for 120 h, and with high efficiency and low price of H2 per gallon gasoline equivalent (GGE).
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