Polymeric Hydrogel Interphase Enables Transport-Compatible Fe Stabilization for Hectowatt-Scale Alkaline Water Electrolysis

碱性水电解 电解 阳极 析氧 化学 电解质 化学工程 电解水 溶解 相间 制氢 聚合物 分解水 无机化学 法拉第效率 双金属片 聚丙烯酸钠 氧化物 吸附 过氧化氢 聚合物电解质膜电解 电极 耐久性 浸出(土壤学) 阴极 碱金属 多孔性
作者
Wenyu Song,Yuefei Zhang,Yang Wang,Hanqi Xu,Xian Chai,Wenqi Zhao,Hongyang Zhao,Shujiang Ding,Guoping Gao,Lingyou Zeng,Chunhui Xiao
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:148 (26): 27677-27687
标识
DOI:10.1021/jacs.6c07808
摘要

Achieving durable oxygen evolution reaction (OER) under industrial alkaline water electrolysis (AWE) conditions remains a formidable challenge, arising from dynamic Fe dissolution and segregation in NiFe layered double hydroxides (LDH) and further aggravated by sluggish ion transport and bubble release at the gas–liquid–solid interface. Herein, we report a design concept of using an ultrathin sodium polyacrylate (PANa) hydrogel layer on NiFe LDH as a spatially confining, transport-permissive interphase to dynamically stabilize Fe sites and enhance multiphase interfacial transport for boosting OER durability in hectowatt-scale AWE. We demonstrate that the PANa interphase converts uncontrolled Fe dissolution-segregation into an interfacially confined and self-regulated dissolution-redeposition process, in which carboxylate-mediated Fe–O–C coordination thermodynamically stabilizes lattice Fe by suppressing overoxidation, while the hydrated polymer network kinetically retains transiently dissolved Fe within the interfacial region and favors its reincorporation toward homogeneous active-phase regeneration. Meanwhile, the carboxylate-rich framework reorganizes the interfacial hydrogen-bond network to accelerate OH – transport and promote rapid O 2 disengagement through its porous superaerophobic architecture. In an industrial 600 W-scale alkaline electrolyzer (679 cm 2 total anode area), the PANa/NiFe LDH anode sustains stable operation for over 2500 h at 0.5 A cm –2, with an energy consumption as low as 4.25 kWh Nm –3 H 2 and a competitively low projected hydrogen production cost of US$ 2.38 kg H2 –1 .
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
XxxxxtPuCO发布了新的文献求助10
刚刚
追剧狂魔发布了新的文献求助20
2秒前
3秒前
Camellia发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
传奇3应助whuhustwit采纳,获得10
7秒前
顾矜应助CQZXY采纳,获得10
7秒前
sjfh发布了新的文献求助10
7秒前
涨誊完成签到,获得积分10
11秒前
细腻戒指完成签到,获得积分10
12秒前
zdy发布了新的文献求助10
12秒前
JamesPei应助XxxxxtPuCO采纳,获得10
13秒前
Keyl完成签到,获得积分10
14秒前
今后应助一个达不刘采纳,获得10
14秒前
Lucas应助Zyra采纳,获得10
14秒前
15秒前
情怀应助啦啦啦采纳,获得10
15秒前
哆啦完成签到,获得积分10
16秒前
YY发布了新的文献求助10
16秒前
顾辰完成签到,获得积分10
16秒前
18秒前
nqq完成签到,获得积分10
19秒前
21秒前
zdy完成签到,获得积分10
22秒前
22秒前
外星人发布了新的文献求助10
25秒前
上官若男应助sjfh采纳,获得10
25秒前
万能图书馆应助sjfh采纳,获得10
26秒前
清泉完成签到,获得积分10
27秒前
Pan完成签到 ,获得积分10
27秒前
漂亮灵阳完成签到,获得积分10
27秒前
丁丁当当发布了新的文献求助50
29秒前
赘婿应助Zyra采纳,获得10
30秒前
今后应助溪xi采纳,获得10
30秒前
SciGPT应助蔚蓝咖啡采纳,获得10
31秒前
谦让夜香完成签到,获得积分10
32秒前
32秒前
JamesPei应助申陌采纳,获得10
32秒前
32秒前
sunidea完成签到,获得积分10
33秒前
高分求助中
Markov Chain Monte Carlo 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Common Foundations of American and East Asian Modernisation: From Alexander Hamilton to Junichero Koizumi 1000
Weaponeering: An Introduction Fourth Edition, Volume 1 1000
Advanced Weaponeering Fourth Edition, Volume 2 1000
Evidence Summary. Injection (subcutaneous):op- timal administration 1000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7499425
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9090152
关于积分的说明 19391193
捐赠科研通 7109607
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3250583
关于科研通互助平台的介绍 2420001
邀请新用户注册赠送积分活动 2236456