Plasma-Engineered 2D Ni Nanoplates as Advanced Oxygen Evolution Reaction Electrocatalysts for Direct Seawater Electrolysis

析氧 海水 电解 等离子体 材料科学 化学工程 氧气 化学 海洋学 电化学 电极 地质学 工程类 物理 电解质 物理化学 有机化学 量子力学
作者
Suyeon Kim,Seonghee Kim,Youri Han,Yeongin Kim,Seunghwa Lee,Juchan Yang,Sung Mook Choi,Oi Lun Li
出处
期刊:ACS applied energy materials [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acsaem.4c02647
摘要

Hydrogen is crucial for achieving carbon neutrality and sustainable energy. To commercialize water electrolysis technology, the development of high-performance OER catalysts is essential. This study utilizes seawater as an electrolyte to enhance economic viability and employs Ni-based materials instead of precious metals like RuO2. Ni-based Hofmann-type coordination polymers were synthesized via plasma engineering and transformed into 2D Ni nanoplates through thermal treatment. These nanoplates demonstrated exceptional OER performance in both alkaline and alkaline seawater electrolytes, achieving lower overpotentials compared to that of RuO2. In situ Raman spectroscopy revealed that seawater's diverse cations and anions increased the disorder of the active phase (NiOOH) through intercalation, suppressing Ni oxidation and active oxygen formation, which reduced OER activity. In an anion exchange membrane water electrolyzer (AEMWE) under alkaline seawater, Ni nanoplates exhibited much lower cell voltages of 267 and 393 mV at current densities of 500 and 1000 mA cm–2, respectively, compared to RuO2. Notably, the cell voltage showed negligible changes over 90 h during a durability test at 100 mA cm–2. This work highlights Ni-based Hofmann-type coordination polymers and their derivatives as efficient OER catalysts for hydrogen generation.
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