Monolithic Nickel Catalyst Featured with High‐Density Crystalline Steps for Stable Hydrogen Evolution at Large Current Density

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作者
Zhanwu Lei,Peng Liu,Xin Yang,Peichao Zou,Adeela Nairan,Shuhong Jiao,Ruiguo Cao,Wenlong Wang,Feiyu Kang,Cheng Yang
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (33): e2301247-e2301247 被引量:29
标识
DOI:10.1002/smll.202301247
摘要

Producing hydrogen via electrochemical water splitting with minimum environmental harm can help resolve the energy crisis in a sustainable way. Here, this work fabricates the pure nickel nanopyramid arrays (NNAs) with dense high-index crystalline steps as the cata electrode via a screw dislocation-dominated growth kinetic for long-term durable and large current density hydrogen evolution reaction. Such a monolithic NNAs electrode offers an ultralow overpotential of 469 mV at a current density of 5000 mA cm-2 in 1.0 m KOH electrolyte and shows a high stability up to 7000 h at a current density of 1000 mA cm-2 , which outperforms the reported catas and even the commercial platinum cata for long-term services under high current densities. Its unique structure can substantially stabilize the high-density surface crystalline steps on the catalytic electrode, which significantly elevates the catalytic activity and durability of nickel in an alkaline medium. In a typical commercial hydrogen gas generator, the total energy conversion rate of NNAs reaches 84.5% of that of a commercial Pt/Ti cata during a 60-day test of hydrogen production. This work approach can provide insights into the development of industry-compatible long-term durable, and high-performance non-noble metal catas for various applications.
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