Fabrication of Ultra‐Durable and Flexible NiPx‐Based Electrode toward High‐Efficient Alkaline Seawater Splitting at Industrial Grade Current Density

分解水 材料科学 析氧 化学工程 碱性水电解 电极 电解质 纳米技术 电解 冶金 催化作用 电化学 化学 生物化学 光催化 工程类 物理化学
作者
Chengyu Fu,Weiju Hao,Jinli Fan,Qiang Zhang,Y. P. Guo,Jinchen Fan,Ziliang Chen,Guisheng Li
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (11) 被引量:37
标识
DOI:10.1002/smll.202205689
摘要

Designing nonprecious metal-based electrocatalysts to yield sustainable hydrogen energy by large-scale seawater electrolysis is challenging to global emissions of carbon neutrality and carbon peaking. Herein, a series of highly efficient, economical, and robust Ni-P-based nanoballs grown on the flexible and anti-corrosive hydrophobic asbestos (NiPx @HA) is synthesized by electroless plating at 25 °C toward alkaline simulated seawater splitting. On the basis of the strong chemical attachment between 2D layered substrate and nickel-rich components, robust hexagonal Ni5 P4 crystalline modification, and fast electron transfer capability, the overpotentials during hydrogen/oxygen evolution reaction (HER/OER) are 208 and 392 mV at 200 mA cm-2 , and the chronopotentiometric measurement at 500 mA cm-2 lasts for over 40 days. Additionally, the versatile strategy is broadly profitable for industrial applications and enables multi-elemental doping (iron/cobalt/molybdenum/boron/tungsten), flexible substrate employment (nickel foam/filter paper/hydrophilic cloth), and scalable synthesis (22 cm × 22 cm). Density functional theory (DFT) also reveals that the optimized performance is due to the fundamental effect of incorporating O-source into Ni5 P4 . Therefore, this work exhibits a complementary strategy in the construction of NiPx -based electrodes and offers bright opportunities to produce scalable hydrogen effectively and stably in alkaline corrosive electrolytes.
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