Ru2P/Ir2P Heterostructure Promotes Hydrogen Spillover for Efficient Alkaline Hydrogen Evolution Reaction

材料科学 异质结 溢出效应 分解水 无机化学 催化作用 光电子学 化学 光催化 生物化学 经济 微观经济学 有机化学
作者
Yongju Hong,Sangyeon Jeong,Jae Hun Seol,Taekyung Kim,Seong Chan Cho,Tae Kyung Lee,Chaeyoen Yang,Hionsuck Baik,Hyun S. Park,Eunsoo Lee,Sung Jong Yoo,Sang Uck Lee,Kwangyeol Lee
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:14 (29) 被引量:19
标识
DOI:10.1002/aenm.202401426
摘要

Abstract Efficient and durable electrocatalysts toward alkaline hydrogen evolution reaction (HER) are of great significance for the widespread application of anion‐exchange membrane water electrolyzer (AEMWE). Numerous single‐phase catalysts, such as Ru 2 P, have been explored as efficient HER catalysts; however, many have failed to overcome the inherent sluggish kinetics of the two separate steps involved in the alkaline HER: water dissociation and hydrogen production. In this study, density functional theory calculations are conducted to identify promising combinations of Ir 2 P and Ru 2 P materials that promote fast cascade water dissociation and H 2 production via kinetically favorable hydrogen spillover from the Ru 2 P surface to the adjacent Ir 2 P. An unprecedented construction of Ir 2 P cluster‐decorated Ru 2 P hollow nanotubes ( c ‐RP/IP HNTs), which feature a cooperative heterostructural synergy are developed. This configuration shows greater performance than commercial Pt/C, achieving an overpotential of 23.2 mV at 10 mA cm − 2 and maintaining long‐term stability for 55 h in half‐cell tests. Furthermore, the practical AEMWE test, incorporating c ‐RP/IP HNTs, demonstrated a remarkable single‐cell performance of 12.23 A cm −2 at 2.0 V and operated stably under 1.0 A cm −2 for over 250 h. This surpasses that of the state‐of‐the‐art proton‐exchange membrane WE.
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