Separating hydrogen and oxygen evolution in alkaline water electrolysis using nickel hydroxide

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作者
Long Chen,Xiaoli Dong,Yonggang Wang,Yongyao Xia
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:7 (1): 11741-11741 被引量:483
标识
DOI:10.1038/ncomms11741
摘要

Abstract Low-cost alkaline water electrolysis has been considered a sustainable approach to producing hydrogen using renewable energy inputs, but preventing hydrogen/oxygen mixing and efficiently using the instable renewable energy are challenging. Here, using nickel hydroxide as a redox mediator, we decouple the hydrogen and oxygen production in alkaline water electrolysis, which overcomes the gas-mixing issue and may increase the use of renewable energy. In this architecture, the hydrogen production occurs at the cathode by water reduction, and the anodic Ni(OH) 2 is simultaneously oxidized into NiOOH. The subsequent oxygen production involves a cathodic NiOOH reduction (NiOOH→Ni(OH) 2 ) and an anodic OH − oxidization. Alternatively, the NiOOH formed during hydrogen production can be coupled with a zinc anode to form a NiOOH-Zn battery, and its discharge product (that is, Ni(OH) 2 ) can be used to produce hydrogen again. This architecture brings a potential solution to facilitate renewables-to-hydrogen conversion.
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