Durable Seawater Electrolysis through the Synergistic Effect of Oxidized MXene/Nickel Ferrite Composite Electrocatalyst

电催化剂 材料科学 电解 复合数 铁氧体(磁铁) 海水 化学工程 冶金 电化学 复合材料 化学 电极 海洋学 电解质 物理化学 工程类 地质学
作者
Kyung‐Bok Lee,Yeongdae Lee,Ki-Yong Yoon,Jaehoon Jeong,Young Se Kwon,Dohyung Kim,Hee Yoon Roh,Ji-Hoon Lee,Hosik Lee,Oi Lun Li,Hyun‐Kon Song,Juchan Yang
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acsnano.5c04312
摘要

Seawater electrolysis is a promising approach for sustainable and environmentally friendly hydrogen production, primarily because it has zero carbon emissions and mitigates freshwater resource scarcity. However, seawater electrolysis requires high selectivities for both the oxygen and hydrogen evolution reactions in an environment characterized by a high concentration of impurity ions, particularly Cl-. In addition, the corrosion resistance of materials to byproducts is essential. These challenges limit the widespread adoption of seawater electrolysis. Herein, we validate the excellent Cl- repelling property of oxidized TiOx/C composite with Ti impregnated into nickel ferrite by high-energy ball-milling of MXene. The developed nickel ferrite and TiOx/C composites are utilized as anodes of anion exchange membranes and exhibit high stability in seawater electrolysis. Measurement results show a current density of 0.85 A cm-2 at 1.8 Vcell, which is 5 times the activity of pristine nickel ferrite (0.21 A cm-2 at 1.8 Vcell). More significantly, in terms of the durability of anion exchange membranes for seawater electrolysis, the nickel ferrite and TiOx/C composite demonstrates long-term durability (250 h) twice that of pristine nickel ferrite (120 h). This work confirms the Cl- repelling effect of oxidized MXene and its successful utilization in anion exchange membranes for seawater electrolysis.

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