Highly effective and durable integrated‐chainmail electrode for H2 production through H2S electrolysis

电解 生产(经济) 电极 材料科学 化学 纳米技术 电解质 宏观经济学 物理化学 经济
作者
Mo Zhang,Zuochao Wang,Liumo Jiang,Xin Bo,Xiaoju Cui,Dehui Deng
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/ange.202502032
摘要

H₂S is a prevalent yet toxic gas commonly encountered during fossil fuel extraction, whose electrolysis not only addresses pollution concerns but also facilitates hydrogen production. However, the advancement of H₂S electrolysis at high current density has been impeded by the lack of stable and highly active electrodes that can endure the corrosive effects of H₂S poisoning. Herein, we present an integrated‐chainmail electrode that features dual‐level chainmail structure with graphene encapsulating nickel foam (Ni@NC foam) to enhance H₂S electrolysis. The electrode comprises a primary chainmail, formed by graphene coating on the surface of nickel foam, and a secondary chainmail, created by graphene encapsulating nickel nanoparticles. This integrated‐chainmail structure significantly enhances both the activity and stability of nickel foam, which delivers an industrial‐scale high current density exceeding 1 A cm⁻² at 1.12 V versus reversible hydrogen electrode, above five times higher than nickel foam. Moreover, the Ni@NC foam remains stable over 300 hours of test, demonstrating a lifespan at least ten times longer than nickel foam. In a demo for H₂S removal from simulated natural gas, the Ni@NC foam as the electrodes exhibits a hydrogen production rate of 272 ml min⁻¹, while reducing electricity consumption by 43% compared with traditional water electrolysis.
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