Efficient hydrogen production on MoNi4 electrocatalysts with fast water dissociation kinetics

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作者
Jian Zhang,Tao Wang,Pan Liu,Zhongquan Liao,Shaohua Liu,Xiaodong Zhuang,Mingwei Chen,Ehrenfried Zschech,Xinliang Feng
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:8 (1) 被引量:1050
标识
DOI:10.1038/ncomms15437
摘要

Abstract Various platinum-free electrocatalysts have been explored for hydrogen evolution reaction in acidic solutions. However, in economical water-alkali electrolysers, sluggish water dissociation kinetics (Volmer step) on platinum-free electrocatalysts results in poor hydrogen-production activities. Here we report a MoNi 4 electrocatalyst supported by MoO 2 cuboids on nickel foam (MoNi 4 /MoO 2 @Ni), which is constructed by controlling the outward diffusion of nickel atoms on annealing precursor NiMoO 4 cuboids on nickel foam. Experimental and theoretical results confirm that a rapid Tafel-step-decided hydrogen evolution proceeds on MoNi 4 electrocatalyst. As a result, the MoNi 4 electrocatalyst exhibits zero onset overpotential, an overpotential of 15 mV at 10 mA cm −2 and a low Tafel slope of 30 mV per decade in 1 M potassium hydroxide electrolyte, which are comparable to the results for platinum and superior to those for state-of-the-art platinum-free electrocatalysts. Benefiting from its scalable preparation and stability, the MoNi 4 electrocatalyst is promising for practical water-alkali electrolysers.
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