Fe/Co Co‐Doping Engineering for Corrosion‐Resistant and Effective Seawater Electrolysis

材料科学 双功能 海水 化学工程 分解水 析氧 制氢 催化作用 电解 腐蚀 电解水 吸附 耐久性 电催化剂 纳米技术 氧化还原 无机化学 过电位 制作 电极 电化学 金属 甲烷 过渡金属
作者
Jianxi Lu,Zhichao Yu,Xiaotian Wei,Xuewei Zhang,Xin Wang,Kai Liu,Yaohai Cai,Hui Pan,Dong Liu,Zhen‐Bo Wang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (2): e15156-e15156 被引量:4
标识
DOI:10.1002/adma.202515156
摘要

Direct seawater electrolysis is a promising strategy for sustainable hydrogen production, yet it faces critical challenges in catalyst design, including scalability, chloride corrosion resistance, and cost efficiency. A one-step interfacial redox strategy is reported to construct Fe/Co co-doped Ru@Ni(OH)2 electrodes (Ru@FeCo-Ni(OH)2), enabling precise control of metal coordination environments while ensuring industrial-scale manufacturability. This method enables the fabrication of 5000 cm2 electrodes with no performance deviation, demonstrating compatibility with commercial electrolyzers. The Ru@FeCo-Ni(OH)2 electrodes exhibit remarkable durability (>3000 h) and achieve hydrogen production at $0.87 per kg using natural seawater from the South China Sea (unpurified, with KOH added), surpassing the U.S. Department of Energy's 2031 cost target of $1 per kg. Operando spectroscopy and DFT calculations reveal a synergistic co-doping mechanism: 1) d-band center downshifting (ΔE = 0.68 eV) optimizes hydrogen adsorption for superior hydrogen evolution reaction performance, while 2) accelerated surface reconstruction forms chloride-resistant oxyhydroxide layers, improving oxygen evolution reaction efficiency. This work establishes a new paradigm in bifunctional catalyst design, providing mechanistic insights into active site evolution and a scalable pathway for cost-effective green hydrogen production directly from seawater.
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