Hierarchical Core-Shell Cu@Cu-Ni-Co Alloy Electrocatalyst for Efficient Hydrogen Evolution in Alkaline Media

电催化剂 合金 壳体(结构) 材料科学 冶金 化学工程 无机化学 化学 电化学 复合材料 电极 工程类 物理化学 有机化学
作者
Hussein A. Younus,Maimouna Al Hinai,Mohammed Al‐Abri,Rashid Al‐Hajri
出处
期刊:Energies [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:18 (6): 1515-1515
标识
DOI:10.3390/en18061515
摘要

The development of advanced electrocatalysts plays a pivotal role in enhancing hydrogen production through water electrolysis. In this study, we employed a two-step electrodeposition method to fabricate a 3D porous Cu-Co-Ni alloy with superior catalytic properties and long-term stability for hydrogen evolution reaction (HER). The resulting trimetallic alloy, Cu@Cu-Ni-Co, demonstrated significant improvements in structural integrity and catalytic performance. A comparative analysis of electrocatalysts, including Cu, Cu@Ni-Co, and Cu@Cu-Ni-Co, revealed that Cu@Cu-Ni-Co achieved the best results in alkaline media. Electrochemical tests conducted in 1.0 M NaOH showed that Cu@Cu-Ni-Co reached a current density of 10 mA cm−2 at a low overpotential of 125 mV, along with a low Tafel slope of 79.1 mV dec−1. The catalyst showed exceptional durability, retaining ~95% of its initial current density after 120 h of continuous operation at high current densities. Structural analysis confirmed that the enhanced catalytic performance arises from the synergistic interaction between Cu, Ni, and Co within the well-integrated trimetallic framework. This integration results in a large electrochemical active surface area (ECSA) of 380 cm2 and a low charge transfer resistance (15.76 Ω), facilitating efficient electron transfer and promoting superior HER activity. These findings position Cu@Cu-Ni-Co as a highly efficient and stable electrocatalyst for alkaline HER in alkaline conditions.

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