Boosting Hydrogen Oxidation Activity of Ni in Alkaline Media through Oxygen‐Vacancy‐Rich CeO2/Ni Heterostructures

密度泛函理论 材料科学 化学 空位缺陷 电解质 无机化学 氧气 化学工程 金属 异质结 物理化学 计算化学 电极 冶金 结晶学 光电子学 有机化学 工程类
作者
Fulin Yang,Xi Bao,Peng Li,Xuewei Wang,Gongzhen Cheng,Shengli Chen,Wei Luo
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:58 (40): 14179-14183 被引量:321
标识
DOI:10.1002/anie.201908194
摘要

Abstract The search for highly efficient platinum group metal (PGM)‐free electrocatalysts for the hydrogen oxidation reaction (HOR) in alkaline electrolytes remains a great challenge in the development of alkaline exchange membrane fuel cells (AEMFCs). Here we report the synthesis of an oxygen‐vacancy‐rich CeO 2 /Ni heterostructure and its remarkable HOR performance in alkaline media. Experimental results and density functional theory (DFT) calculations indicate the electron transfer between CeO 2 and Ni could lead to thermoneutral adsorption free energies of H* (Δ G H* ). This, together with the promoted OH* adsorption strength derived from the abundance of oxygen vacancies in the CeO 2 species, contributes to the excellent HOR performance with the exchange current density and mass activity of 0.038 mA cm Ni −2 and 12.28 mA mg Ni −1 , respectively. This presents a new benchmark for PGM‐free alkaline HOR and opens a new avenue toward the rational design of high‐performance PGM‐free electrocatalysts for alkaline HOR.
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