Scalable synthesis of NiFe-layered double hydroxide for efficient anion exchange membrane electrolysis

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作者
Álvaro Seijas‐Da Silva,Adrian Hartert,Víctor Oestreicher,Jorge Romero,Camilo Jaramillo‐Hernández,Luuk J.J. Muris,Grégoire Thorez,Bruno J. C. Vieira,Guillaume Ducourthial,Alice Fiocco,Sébastien Legendre,Cristián Huck‐Iriart,Martín Mizrahi,Diego López‐Alcalá,Anna T.S. Freiberg,Karl J. J. Mayrhofer,João C. Waerenborgh,José J. Baldoví,Serhiy Cherevko,M. Varela
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:16 (1): 6138-6138 被引量:38
标识
DOI:10.1038/s41467-025-61356-2
摘要

The alkaline oxygen evolution reaction is a key step in producing green hydrogen through water electrolysis, but its large-scale industrial application remains limited due to challenges with current electrocatalysts-particularly in terms of scalability, efficiency, and long-term stability. Here we show an industrially scalable synthesis of an active NiFe layered double hydroxide (NiFe-LDH) catalyst using a room-temperature, atmospheric-pressure route. The process involves homogeneous alkalinization, where chloride ions nucleophilically attack an epoxide ring, producing a low-dimensional, defect-rich NiFe-LDH with pronounced iron clustering. In-situ spectroscopy and ab-initio calculations reveal that these structural features maximize the conversion of the NiFe-LDH to the catalytic active phase and minimize the energy barrier, improving catalytic efficiency. When used as the anode in an anion exchange membrane water electrolyzer operating at 70 °C, our material delivers 1 A cm⁻² at 1.69 V in a 5 cm2 full-cell setup, with notable durability compared to conventional NiFe-LDHs. This scalable approach could considerably lower the cost of green hydrogen production by enabling more efficient alkaline electrolyzers.
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