Aqueous alternating electrolysis prolongs electrode lifespans under harsh operation conditions

电解 碱金属 电极 水溶液 溶解 电解水 金属 材料科学 碱性水电解 化学工程 无机化学 化学 电解质 冶金 有机化学 物理化学 工程类
作者
Jie Liang,Jun Li,Hongliang Dong,Zixiaozi Li,Xun He,Yan Wang,Yongchao Yao,Yuchun Ren,Shengjun Sun,Yongsong Luo,Dongdong Zheng,Jiang Li,Qian Liu,Fengming Luo,Tongwei Wu,Guang Chen,Xuping Sun,Bo Tang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1) 被引量:58
标识
DOI:10.1038/s41467-024-50519-2
摘要

Abstract It is vital to explore effective ways for prolonging electrode lifespans under harsh electrolysis conditions, such as high current densities, acid environment, and impure water source. Here we report alternating electrolysis approaches that realize promptly and regularly repair/maintenance and concurrent bubble evolution. Electrode lifespans are improved by co-action of Fe group elemental ions and alkali metal cations, especially a unique Co 2+ -Na + combo. A commercial Ni foam sustains ampere-level current densities alternatingly during continuous electrolysis for 93.8 h in an acidic solution, whereas such a Ni foam is completely dissolved in ~2 h for conventional electrolysis conditions. The work not only explores an alternating electrolysis-based system, alkali metal cation-based catalytic systems, and alkali metal cation-based electrodeposition techniques, and beyond, but demonstrates the possibility of prolonged electrolysis by repeated deposition-dissolution processes. With enough adjustable experimental variables, the upper improvement limit in the electrode lifespan would be high.

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