Biomass-derived self-supported porous carbon membrane embedded with Co nanoparticles as an advanced electrocatalyst for efficient and robust hydrogen evolution reaction

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作者
Shixiong Min,Yan Duan,Yanan Li,Fang Wang
出处
期刊:Renewable Energy [Elsevier]
卷期号:155: 447-455 被引量:33
标识
DOI:10.1016/j.renene.2020.03.164
摘要

Powderous transition metal-based electrocatalysts have been widely studied for hydrogen evolution reaction (HER), but their practical application still remains challenging due to the tedious slurry-based electrode assembly process and unavoidable stability decay at high current density. Herein, a self-supported H2 evolution cathode based on pomelo peel (PP)-derived porous carbon (PPDC) membrane with embedded Co nanoparticles ([email protected]) is developed by direct carbonization of Co-adsorbed PP (Co2+-PP). Benefiting from the large surface areas, the abundant open and interconnected pores, the highly graphitic PPDC membrane, and the highly dispersed Co nanoparticles, the self-supported [email protected] electrode demonstrates superior electrocatalytic performance for HER in 1.0 M KOH solution, with overpotentials of 154 and 264 mV at current densities of 10 and 100 mA cm−2, respectively. In addition, owing to the good structural integrity, the [email protected] electrode exhibits an excellent cycling stability for 2000 cycles and a stable current density of ∼100 mA cm−2 at a constant overpotential of 265 mV over 12 h with a nearly 100% Faradaic efficiency (FE) and H2 production rate of 1.56 mmol h−1. Therefore, this work provides a versatile and effective strategy for development of high-performance self-supported electrodes at low cost for large-scale H2 production from electrochemical water splitting.
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