Carbon Oxyanion Self‐Transformation on NiFe Oxalates Enables Long‐Term Ampere‐Level Current Density Seawater Oxidation

海水 氧阴离子 催化作用 过电位 材料科学 草酸盐 无机化学 电解 化学工程 化学 电极 电化学 电解质 地质学 海洋学 有机化学 物理化学 工程类
作者
Zixiao Li,Yongchao Yao,Shengjun Sun,Jie Liang,Sheng Hong,Hui Zhang,Chaoxin Yang,Xuefeng Zhang,Zhengwei Cai,Jun Li,Yuchun Ren,Yongsong Luo,Dongdong Zheng,Xun He,Qian Liu,Yan Wang,Feng Gong,Xuping Sun,Bo Tang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:63 (1) 被引量:14
标识
DOI:10.1002/anie.202316522
摘要

Seawater electrolysis is an attractive way of making H2 in coastal areas, and NiFe-based materials are among the top options for alkaline seawater oxidation (ASO). However, ample Cl- in seawater can severely corrode catalytic sites and lead to limited lifespans. Herein, we report that in situ carbon oxyanion self-transformation (COST) from oxalate to carbonate on a monolithic NiFe oxalate micropillar electrode allows safeguard of high-valence metal reaction sites in ASO. In situ/ex situ studies show that spontaneous, timely, and appropriate COST safeguards active sites against Cl- attack during ASO even at an ampere-level current density (j). Our NiFe catalyst shows efficient and stable ASO performance, which requires an overpotential as low as 349 mV to attain a j of 1 A cm-2 . Moreover, the NiFe catalyst with protective surface CO32- exhibits a slight activity degradation after 600 h of electrolysis under 1 A cm-2 in alkaline seawater. This work reports effective catalyst surface design concepts at the level of oxyanion self-transformation, acting as a momentous step toward defending active sites in seawater-to-H2 conversion systems.
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