Engineered PW12-polyoxometalate docked Fe sites on CoFe hydroxide anode for durable seawater electrolysis

多金属氧酸盐 阳极 吸附 氢氧化物 海水 催化作用 电解 腐蚀 无机化学 材料科学 化学工程 化学 电极 冶金 有机化学 物理化学 地质学 工程类 海洋学 电解质
作者
Xun He,Yongchao Yao,Min Zhang,Yilei Zhou,Limei Zhang,Yuchun Ren,Kai Dong,Hong Tang,Jue Nan,Xin Zhou,Han Luo,Binwu Ying,Qi Yu,Fengming Luo,Bo Tang,Xuping Sun
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:16 (1): 5541-5541 被引量:114
标识
DOI:10.1038/s41467-025-60620-9
摘要

Abstract Seawater electrolysis driven by offshore renewable energy is a promising avenue for large-scale hydrogen production but faces challenges in designing robust anodes that suppress surface chlorine reactions and corrosion at high current densities. Here we report a strategy by selectively docking PW12-polyoxometalate (PW12-POM) onto Fe sites of CoFe hydroxide anode to modulate the electronic structure of adjacent Co active centers and regulate Cl⁻/OH⁻ adsorption for efficient alkaline seawater oxidation. Our CoFe-based anode achieves low overpotentials, high catalytic selectivity, and notable durability, with continuous operation at 1 A cm⁻² for over 1300 hours and at 2 A cm⁻² more than 600 hours. Theoretical calculations and ex situ/in situ analyses reveal that PW12-POM coordination at Fe sites stabilizes Fe, suppresses its leaching, modulates Co acidity, promotes OH⁻ adsorption, and protects metal sites from Cl⁻ corrosion.
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