Highly Conductive and Mechanically Robust NiFe Alloy Aerogels: An Exceptionally Active and Durable Water Oxidation Catalyst

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作者
Caiwu Liang,Weisheng Pan,Peichao Zou,Peng Liu,Kangwei Liu,Guangyao Zhao,Hong Jin Fan,Cheng Yang
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:18 (37) 被引量:19
标识
DOI:10.1002/smll.202203663
摘要

Poor stability of nanostructured electrocatalysts at rigorous industrial conditions significantly inhibits their performances in practical electrolyzers. Although many substrate-supported nanostructured electrocatalysts present attractive performance at small currents, they cannot sustain industry-level high current densities for long-term operation. Herein, by chemically organizing nanoscale electrocatalysts into a macroscopic substrate-free metallic alloy aerogel, this NiFe-based nano-catalyst achieves 1000-h durability at industrial-level current densities, with exceptionally high activities of 500 mA at the overpotential of only 281 mV. This NiFe alloy aerogel is constructed by a magnetic-field assisted growth and assembly of ferromagnetic NiFe nanoparticles, in which nanowires are loosely crosslinked by metallic joints. This alloy aerogel shows a high electric conductivity of 500 S m-1 , structural stability for more than 1.5 years in alkaline electrolyte, and almost complete recovery after compression exceeding 50% strain for 1000 cycles. The excellent mechanical stability of this metallic aerogel behaves as the key contributor to the superior electrocatalytic stability under industrially relevant conditions. This work offers a paradigm for electrode design for the practical application of nano-catalysts in industrial alkaline water electrolysis.
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