NiFe合金/MoO₂异质催化剂

碱性海水全解水

焦耳热快速合成的界面异质结构，原位重构后实现高效稳定的双功能电催化，适用于碱性海水电解。

Zhan, Zhao · Sun, Jianpeng · Xiang, Li · Zisheng, Zhang · 孟祥超

Applied Catalysis B: Environmental 2024

具体参数

HER过电位

{'zh': '20', 'en': '20'} mV

OER过电位

{'zh': '250', 'en': '250'} mV

全解水电压

{'zh': '1.45', 'en': '1.45'} V

太阳能制氢效率

{'zh': '12.47', 'en': '12.47'} %

技术优势

Pt级析氢活性

NiFe合金与MoO₂的界面协同作用使其在碱性海水中展现出与Pt相似的HER活性，仅需20 mV过电位即可达到10 mA cm⁻²。

原位重构提升OER活性

在OER条件下NiFe合金表面重构生成(Ni,Fe)OOH/MoO₂异质结，显著提升催化活性，达到250 mV @ 50 mA cm⁻²，优于多数非贵金属催化剂。

焦耳热优于常规合成

快速焦耳热使Fe₀.₅Ni₀.₅合金形成面心立方相，调制Fe-Ni键、提高导电性并提供更多氧缺陷，性能优于常规方法合成的FeMoNi/NF-C。

实用器件性能突出

在MEA电解池中无IR补偿下仅需1.45 V即可达到10 mA cm⁻²，且光伏辅助电解系统太阳能制氢效率高达12.47%，展示出实际应用潜力。

应用场景

• 碱性海水电解制氢：直接利用海水制氢，省去淡水纯化步骤，降低制氢成本和淡水资源消耗。
• 双功能电催化水分解：单一电极同时催化HER和OER，简化电解槽设计，降低系统复杂度。
• 海水电解槽：作为双功能电极可直接集成于MEA电解槽，在1.45 V下工作，提高系统效率。
• 光伏辅助制氢系统：与光伏系统耦合，太阳能制氢效率达12.47%，实现可再生能源到氢能的直接转换。
• 可再生能源制氢：利用海水和太阳能等可再生资源生产绿氢，减少对化石燃料的依赖。