Large-Scale and Simple Synthesis of NiFe(OH)x Electrode Derived from Raney Ni Precursor for Efficient Alkaline Water Electrolyzer

碱性水电解 电解 简单(哲学) 材料科学 电极 无机化学 化学 电解质 认识论 哲学 物理化学
作者
Tianshui Li,Wei Liu,Xin Hu,Qihao Sha,Haijun Xu,Yun Kuang,Xiaoming Sun
出处
期刊:Catalysts [MDPI AG]
卷期号:14 (5): 296-296
标识
DOI:10.3390/catal14050296
摘要

Water electrolysis is a crucial technology in the production of hydrogen energy. Due to the escalating industrial demand for green hydrogen, the required electrode size for a traditional alkaline water electrolyzer has been increasing. Numerous studies have focused on developing highly active oxygen evolution reaction (OER) catalysts for water electrolysis. However, there remains a significant gap between the microscale synthesis of catalysts in laboratory settings and the macroscale preparation required for industrial scenarios. This challenge is particularly pronounced in the synthesis of sizable self-supported electrodes. In this work, we employed a commercially available Raney Ni-coated Ni mesh as a precursor material to fabricate a self-supported NiFe(OH)x@Raney Ni anode with a substantial dimension exceeding 300 mm through a straightforward immersion technique. The as-prepared electrode exhibited remarkable electrocatalytic OER activity, as an overpotential of only 240 mV is required to achieve 10 mA cm−2. This performance is comparable to that of NiFe-LDHs synthesized via a hydrothermal method, which is difficult to scale up for industrial applications. Furthermore, the electrode demonstrated exceptional durability, maintaining stable operation for over 100 h at a current density of 500 mA cm−2. The large-scale electrode displayed consistent overpotentials across various areas, indicating uniform catalytic activity. When integrated into an alkaline water electrolysis device, it delivered an average cell voltage of 1.80 V at 200 mA cm−2 and achieved a direct current hydrogen production energy consumption as low as 4.3 kWh/Nm3. These findings underline the suitability of electrodes for industrial scale applications, offering a promising alternative for energy-efficient hydrogen production.
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