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Durability of NiFe-based oxygen evolution electrocatalysts in AEM water electrolyzer under fluctuating power supply

析氧 电解 耐久性 电解水 氧气 化学工程 材料科学 环境科学 功率(物理) 化学 电化学 电极 工程类 复合材料 电解质 热力学 物理 物理化学 有机化学
作者
Zhi‐Yuan Wan,Dongxue Rui,Lanlan Wu,Guihua Liu,Jingde Li,Xiaohang Du
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:688: 456-468 被引量:12
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2025.02.135
摘要

NiFe-based materials are widely utilized as anode electrocatalysts for the oxygen evolution reaction (OER) in anion exchange membrane water electrolyzers (AEMWE). However, their performance under actual fluctuating power supply remains poorly understood. In this study, the OER performance and degradation mechanisms of various NiFe-based OER catalysts are investigated in AEMWE under both constant and fluctuating voltage conditions. Among the tested materials, NixFe1-xS exhibits the best durability under both constant and fluctuating voltages, outperforming NixFe1-xP and NiFe LDH. Notably, its stability is found to be positively correlated with the interval of voltage fluctuation. The degradation of NixFe1-xS can be attributed to a combination of irreversible and reversible losses. Accelerated durability testing reveals that irreversible loss is primarily caused by the severe collapse, dissolution and agglomeration of catalyst particles on the electrode surface under fluctuating power supply. On the other hand, the reversible loss is linked to hindered contact between the electrolyte and the electrode surface, caused by gas retention within the catalyst's porous structure. This reversible loss can be mitigated by introducing a rest period, which allows for the recovery of catalyst's performance. This work provides valuable insights into the degradation mechanisms of NiFe-based OER catalysts under fluctuating power supply in AEMWE.
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