Laser-Induced Controllable Porosity in Additive Manufacturing Boosts Efficiency of Electrocatalytic Water Splitting

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作者
Ziyang Duan,Yang Liu,Yixuan Wang,Min-kyeom Kim,Yongjian Fang,Quan Yuan,Yali Zhang,Peixun Xiong,Jonghwan Suhr
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
卷期号:24 (28): 8558-8566 被引量:8
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.4c01450
摘要

In laser-based additive manufacturing (AM), porosity and unmelted metal powder are typically considered undesirable and harmful. Nevertheless in this work, precisely controlling laser parameters during printing can intentionally introduce controllable porosity, yielding a porous electrode with enhanced catalytic activity for the oxygen evolution reaction (OER). This study demonstrates that deliberate introduction of porosity, typically considered a defect, leads to improved gas molecule desorption, enhanced mass transfer, and increased catalytically active sites. The optimized P-93% electrode displays superior OER performance with an overpotential of 270 mV at 20 mA cm-2. Furthermore, it exhibits remarkable long-term stability, operating continuously for over 1000 h at 10 mA cm-2 and more than 500 h at 500 mA cm-2. This study not only provides a straightforward and mass-producible method for efficient, binder-free OER catalysts but also, if optimized, underscores the potential of laser-based AM driven defect engineering as a promising strategy for industrial water splitting.
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