Durable Seawater Electrolysis Enabled by Spherical Electrostatic Repulsion and Catalyst‐Support Interaction

材料科学 电解 阳极 催化作用 海水 析氧 耐久性 化学工程 电解水 离子 无机化学 制氢 分解水 腐蚀 电流密度 塔菲尔方程 阴极 氧气 氯化物 石墨烯 异质结 人工海水 碳酸盐 静电学 纳米技术 电偶腐蚀
作者
Hanqing Gao,Jinjue Zeng,Yifei Yang,Wei Sun,Peng Rao,Tianyu Qiu,Zhipeng Sun,Dehong Yang,Wenjing Duan,Xiangfen Jiang,Xinlong Tian,Xuebin Wang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:: e74473-e74473
标识
DOI:10.1002/adma.74473
摘要

ABSTRACT The electrolysis of seawater driven by renewable energy for hydrogen production represents a promising strategy toward net‐zero emissions. The high concentration of chloride ions (Cl − ) in seawater not only competes with the oxygen evolution reaction (OER) at the anode but also causes corrosion of the catalyst material. The construction of electrostatic shielding via anions on the catalyst surface can repel Cl − . However, studies on regulating anion distribution through designed geometries to maximize such repulsion remain limited. Herein, a sphere‐like catalyst, constructed with a heterojunction of carbonate‐intercalated nickel‐iron layered double hydroxides in situ grown on malachite microspheres (MM), exhibits enhanced catalytic durability and activity. The spherical electrostatic field induced by carbonate anions protects the catalyst, and the catalyst‐support interaction (CSI) tunes the electronic structure of active sites to boost OER. Finally, the assembled electrolyzer demonstrates outstanding durability over 1000 h and a voltage of 1.83 V at a current density of 1 A per cm 2 . This spherical geometrical design of electrostatic protection offers insights into catalyst optimization for seawater electrolysis.
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