Design, Preparation, and Structural Control Mechanism of High Performance Water Splitting NiFeCu Catalyst under Magnetic Field

催化作用 电催化剂 材料科学 分解水 氢 双功能 磁场 析氧 密度泛函理论 吉布斯自由能 扩散 化学 化学物理 吸附 离子 化学工程 电流密度 制氢 反应机理 活化能 磁性 无机化学 阴极 双功能催化剂 电池(电) 半径 纳米技术
作者
Zhong Wang,Siyuan Zhang,Xuemin Wang,Chuhan Wang,Weibin Chen,Guojian Li,Xiaoming Liu,Qiang Wang,Shuang Yuan
出处
期刊:Energy & environmental materials [Wiley]
被引量:1
标识
DOI:10.1002/eem2.70277
摘要

Renewable electrically driven water splitting technology is a crucial approach to obtaining clean hydrogen energy. However, the slow kinetics of the hydrogen evolution reaction (HER) and oxygen evolution reaction (OER) significantly limit the overall efficiency. In this work, density functional theory (DFT) was first employed to design and verify the feasibility of introducing Cu to enhance conductivity, thereby improving catalytic performance. Subsequently, the NiFeCu electrocatalyst with a Cu‐rich dendritic structure was synthesized via a magnetic field‐assisted electrodeposition strategy. Numerical simulations by COMSOL and Fluent reveal the role and mechanism of the magnetic field, especially the “magnetic diffusion effect” of improving the diffusion coefficient of Cu ions by reducing the radius of hydrated Cu 2+ ions and the viscosity of the solution. Thermodynamic calculations show that the magnetic Gibbs free energy of the reaction process increases by 170 kJ m ol −1 when a 0.5 T magnetic field is applied, proving that the magnetic field can accelerate the reaction. X‐ray absorption fine structure (XAFS) analysis further confirmed that the Cu‐rich structure donates electrons to Ni and Fe, optimizing the adsorption of intermediates. When the current density is 10 mA c m −2 , the HER and OER overpotentials of NiFeCu‐0.5 are 44 and 188 mV in 1 m KOH, and only 1.48 V ultralow battery voltage is needed for overall water splitting. This research provides a new idea for designing high catalytic activity bifunctional catalysts and opens up a new direction for applying magnetic fields in material preparation and structural optimization.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
芒果完成签到 ,获得积分10
1秒前
5秒前
陈晓晓完成签到,获得积分10
7秒前
乐乐的应助被科研通管家采纳,获得10
11秒前
cc完成签到 ,获得积分10
12秒前
希望天下0贩的0的应助被欣欣采纳,获得10
12秒前
贝贝完成签到 ,获得积分10
15秒前
152455的应助被wuludie采纳,获得10
15秒前
大大彬完成签到 ,获得积分10
16秒前
Son4904完成签到,获得积分10
16秒前
情怀的应助被蝴蝶兰采纳,获得10
17秒前
wzy完成签到 ,获得积分10
18秒前
顶顶顶小号完成签到 ,获得积分10
18秒前
Kiphank完成签到,获得积分10
19秒前
21秒前
欣欣发布了新的文献求助10
28秒前
疯狂的凡梦完成签到 ,获得积分10
32秒前
开朗豪英完成签到 ,获得积分10
32秒前
王露完成签到 ,获得积分10
33秒前
默默小馒头完成签到 ,获得积分10
33秒前
你是我的唯一完成签到 ,获得积分10
33秒前
34秒前
sherry完成签到 ,获得积分10
36秒前
求知小生完成签到 ,获得积分10
37秒前
DrHHB完成签到 ,获得积分0
39秒前
wuyyuan完成签到 ,获得积分10
39秒前
蝴蝶兰发布了新的文献求助10
41秒前
CharlieYue完成签到,获得积分10
43秒前
欣欣完成签到,获得积分10
46秒前
飞快的jerry完成签到 ,获得积分10
47秒前
崩溃完成签到,获得积分10
48秒前
优美代桃完成签到,获得积分10
51秒前
沉静千风完成签到 ,获得积分10
53秒前
语嘘嘘完成签到,获得积分10
53秒前
是阿龙呀完成签到 ,获得积分10
54秒前
詹姆斯哈登完成签到,获得积分0
55秒前
59秒前
小白鼠完成签到 ,获得积分10
1分钟前
XXGG发布了新的文献求助10
1分钟前
LWJ要毕业完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea De Guyane 2000
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Stochastic Models in Operations Research,Vol. 2 600
Guidelines for fracture-safe and fatigue-reliable design of steel structures 600
Problems and Solutions for Integer and Combinatorial Optimization: Building Skills in Discrete Optimization 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8023813
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9466173
关于积分的说明 21216466
捐赠科研通 7594517
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3387074
关于科研通互助平台的介绍 2519745
邀请新用户注册赠送积分活动 2422931