Dual‐Doping and Synergism toward High‐Performance Seawater Electrolysis

材料科学 析氧 电解 掺杂剂 海水 硒化物 电解水 化学工程 催化作用 兴奋剂 电化学 分解水 阳极 无机化学 电解质 冶金 化学 电极 物理化学 有机化学 光电子学 海洋学 光催化 工程类 地质学
作者
Jinfa Chang,Guanzhi Wang,Zhenzhong Yang,Boyang Li,Qi Wang,Ruslan Kuliiev,Nina Orlovskaya,Meng Gu,Yingge Du,Guofeng Wang,Yang Yang,Guofeng Wang,Yang Yang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:33 (33): e2101425-e2101425 被引量:361
标识
DOI:10.1002/adma.202101425
摘要

Abstract Hydrogen (H 2 ) production from direct seawater electrolysis is an economically appealing yet fundamentally and technically challenging approach to harvest clean energy. The current seawater electrolysis technology is significantly hindered by the poor stability and low selectivity of the oxygen evolution reaction (OER) due to the competition with chlorine evolution reaction in practical application. Herein, iron and phosphor dual‐doped nickel selenide nanoporous films (Fe,P‐NiSe 2 NFs) are rationally designed as bifunctional catalysts for high‐efficiency direct seawater electrolysis. The doping of Fe cation increases the selectivity and Faraday efficiency (FE) of the OER. While the doping of P anions improves the electronic conductivity and prevents the dissolution of selenide by forming a passivation layer containing P–O species. The Fe‐dopant is identified as the primary active site for the hydrogen evolution reaction, and meanwhile, stimulates the adjacent Ni atoms as active centers for the OER. The experimental analyses and theoretical calculations provide an insightful understanding of the roles of dual‐dopants in boosting seawater electrolysis. As a result, a current density of 0.8 A cm −2 is archived at 1.8 V with high OER selectivity and long‐term stability for over 200 h, which surpasses the benchmarking platinum‐group‐metals‐free electrolyzers.
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