Robust Fe, Mo co-doped Co3O4 electrocatalyst with superior chloride resistance for efficient seawater electrolysis

作者
Jinhyuk Baek,Yujin Son,Moonsu Kim,Gibaek Lee
标识
DOI:10.1007/s44405-025-00018-9
摘要

Abstract Hydrogen production via seawater electrolysis represents a promising strategy for sustainable energy conversion. However, its practical deployment remains limited due to catalyst corrosion and performance degradation induced by chloride ions. Herein, we report the facile synthesis of a ternary Fe-Mo-Co oxide (Fe-CMO) electrocatalyst designed for efficient overall seawater splitting. The Fe-CMO catalyst was grown on Ni foam via a two-step hydrothermal process followed by annealing under an Ar/H2 atmosphere, yielding a nanoflower-like architecture composed of uniformly distributed Mo4+/Mo6+, Co2+/Co3+, and Fe2+/Fe3+ redox couples. In this system, Mo6+ facilitates oxygen evolution reaction (OER) by regenerating Co-based active sites, while Mo4+ enhances hydrogen evolution reaction (HER) through its electron-reservoir characteristics. The incorporation of Fe further modulates the electronic structure of Co, improving the adsorption of reaction intermediates. As a result, Fe-CMO exhibits outstanding bifunctional activity, achieving low overpotentials of 288 mV for OER and 50 mV for HER at 50 mA cm⁻2 in 1 M KOH. Notably, in the presence of seawater, Fe-CMO maintains excellent performance with overpotentials of 289 mV for OER and 98 mV for HER, along with remarkable stability, showing only a 1.1% performance loss after 120 h at 100 mA cm⁻2. These findings demonstrate the effectiveness of rational multimetal design in constructing durable and efficient electrocatalysts for practical seawater electrolysis.
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