Hydrogen Spillover-Bridged Volmer/Tafel Processes Enabling Ampere-Level Current Density Alkaline Hydrogen Evolution Reaction under Low Overpotential

塔菲尔方程 过电位 化学 离解(化学) 交换电流密度 电催化剂 电解水 氢溢流 电解质 无机化学 化学工程 电解 物理化学 电化学 电极 有机化学 工程类
作者
Huai Qin Fu,Min Zhou,Peng Fei Liu,Porun Liu,Huajie Yin,Kai Sun,Hua Gui Yang,Mohammad Al‐Mamun,P. Hu,Haifeng Wang,Huijun Zhao
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:144 (13): 6028-6039 被引量:470
标识
DOI:10.1021/jacs.2c01094
摘要

Water-alkaline electrolysis holds a great promise for industry-scale hydrogen production but is hindered by the lack of enabling hydrogen evolution reaction electrocatalysts to operate at ampere-level current densities under low overpotentials. Here, we report the use of hydrogen spillover-bridged water dissociation/hydrogen formation processes occurring at the synergistically hybridized Ni3S2/Cr2S3 sites to incapacitate the inhibition effect of high-current-density-induced high hydrogen coverage at the water dissociation site and concurrently promote Volmer/Tafel processes. The mechanistic insights critically important to enable ampere-level current density operation are depicted from the experimental and theoretical studies. The Volmer process is drastically boosted by the strong H2O adsorption at Cr5c sites of Cr2S3, the efficient H2O* dissociation via a heterolytic cleavage process (Cr5c-H2O* + S3c(#) → Cr5c-OH* + S3c-H#) on the Cr5c/S3c sites in Cr2S3, and the rapid desorption of OH* from Cr5c sites of Cr2S3 via a new water-assisted desorption mechanism (Cr5c-OH* + H2O(aq) → Cr5c-H2O* + OH–(aq)), while the efficient Tafel process is achieved through hydrogen spillover to rapidly transfer H# from the synergistically located H-rich site (Cr2S3) to the H-deficient site (Ni3S2) with excellent hydrogen formation activity. As a result, the hybridized Ni3S2/Cr2S3 electrocatalyst can readily achieve a current density of 3.5 A cm–2 under an overpotential of 251 ± 3 mV in 1.0 M KOH electrolyte. The concept exemplified in this work provides a useful means to address the shortfalls of ampere-level current-density-tolerant Hydrogen evolution reaction (HER) electrocatalysts.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
1秒前
1秒前
2秒前
十三月发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
5秒前
5秒前
阿六发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
6秒前
小马甲应助tzy采纳,获得10
6秒前
CC发布了新的文献求助30
7秒前
7秒前
许可证完成签到,获得积分10
7秒前
qizhixu发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
蛋斤发布了新的文献求助10
8秒前
Orange应助枯木逢春采纳,获得10
8秒前
zzzllove完成签到 ,获得积分10
9秒前
物理光化学完成签到,获得积分10
10秒前
茂飞发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
11秒前
11秒前
shiyaouao发布了新的文献求助10
12秒前
月123发布了新的文献求助10
12秒前
14秒前
14秒前
领导范儿应助AAA采纳,获得10
15秒前
科研通AI6.4应助个性冰海采纳,获得10
15秒前
山夏川上山完成签到 ,获得积分10
15秒前
霜序完成签到,获得积分10
16秒前
xiemei发布了新的文献求助30
17秒前
xiaozaix发布了新的文献求助10
18秒前
Lucky发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
Akim应助要天天开心采纳,获得10
18秒前
19秒前
zhangxuanhao发布了新的文献求助10
20秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Nondestructive Testing Handbook: Vol. 4, Thermal and Infrared Testing (IR), 4th ed 800
作者名:Kristopher P. Plain,悉尼大学的,目前只能查到其四篇论文,想找到其博士论文 590
Évora na Idade Média 555
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Radical Reactions 500
Stratospheric Ozone: A Textbook 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7353801
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8964844
关于积分的说明 19046506
捐赠科研通 7002206
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3221793
关于科研通互助平台的介绍 2386204
邀请新用户注册赠送积分活动 2202441