Stabilizing NiFe sites by high-dispersity of nanosized and anionic Cr species toward durable seawater oxidation

分散性 海水 化学工程 材料科学 纳米技术 化学 环境化学 海洋学 高分子化学 地质学 工程类
作者
Zhengwei Cai,Jie Liang,Zixiao Li,Tingyu Yan,Chaoxin Yang,Shengjun Sun,Meng Yue,Xuwei Liu,Ting Xie,Yan Wang,Tingshuai Li,Yongsong Luo,Dongdong Zheng,Qian Liu,Jingxiang Zhao,Xuping Sun,Bo Tang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1): 6624-6624 被引量:281
标识
DOI:10.1038/s41467-024-51130-1
摘要

Electrocatalytic H2 production from seawater, recognized as a promising technology utilizing offshore renewables, faces challenges from chloride-induced reactions and corrosion. Here, We introduce a catalytic surface where OH– dominates over Cl– in adsorption and activation, which is crucial for O2 production. Our NiFe-based anode, enhanced by nearby Cr sites, achieves low overpotentials and selective alkaline seawater oxidation. It outperforms the RuO2 counterpart in terms of lifespan in scaled-up stacks, maintaining stability for over 2500 h in three-electrode tests. Ex situ/in situ analyses reveal that Cr(III) sites enrich OH–, while Cl– is repelled by Cr(VI) sites, both of which are well-dispersed and close to NiFe, enhancing charge transfer and overall electrode performance. Such multiple effects fundamentally boost the activity, selectively, and chemical stability of the NiFe-based electrode. This development marks a significant advance in creating durable, noble-metal-free electrodes for alkaline seawater electrolysis, highlighting the importance of well-distributed catalytic sites. Developing highly active and stable oxygen evolution electrocatalysts is crucial for enabling large-scale hydrogen production from seawater. Here, authors report a robust O2-producing electrode for alkaline seawater, highlighting the critical role of distributed sites near the catalytic sites.
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