Practical operating flexibility of a bifunctional freestanding membrane for efficient anion exchange membrane water electrolysis across all current ranges

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作者
Hyeji Son,Jeemin Hwang,Min Young Choi,Seunghee Park,Jae Hyuk Jang,Byungchan Han,Sung Hoon Ahn
出处
期刊:Carbon energy [Wiley]
卷期号:6 (9) 被引量:8
标识
DOI:10.1002/cey2.542
摘要

Abstract This study explores a symmetric configuration approach in anion exchange membrane (AEM) water electrolysis, focusing on overcoming adaptability challenges in dynamic conditions. Here, a rapid and mild synthesis technique for fabricating fibrous membrane‐type catalyst electrodes is developed. Our method leverages the contrasting oxidation states between the sulfur‐doped NiFe(OH) 2 shell and the metallic Ni core, as revealed by electron energy loss spectroscopy. Theoretical evaluations confirm that the S–NiFe(OH) 2 active sites optimize free energy for alkaline water electrolysis intermediates. This technique bypasses traditional energy‐intensive processes, achieving superior bifunctional activity beyond current benchmarks. The symmetric AEM water electrolyzer demonstrates a current density of 2 A cm −2 at 1.78 V at 60°C in 1 M KOH electrolyte and also sustains ampere‐scale water electrolysis below 2.0 V for 140 h even in ambient conditions. These results highlight the system's operational flexibility and structural stability, marking a significant advancement in AEM water electrolysis technology.

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