Ultrastable Ni─Fe─P‐Based Heterostructures for Seawater Electrolysis

材料科学 过电位 电催化剂 化学工程 电解 磷化物 纳米颗粒 异质结 催化作用 纳米棒 电流密度 海水 分解水 电解水 纳米技术 析氧 氯化物 法拉第效率 成核 无机化学 储能 吸附 非阻塞I/O
作者
Huangcong Tang,Jieting Ding,Zemin Feng,Kui Shen,Liyu Chen,Yingwei Li
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202528467
摘要

Abstract Seawater electrolysis, powered by renewable energy, presents a promising and sustainable approach to addressing the issues of freshwater shortage and energy crisis. However, the presence of chloride ions (Cl − ) in seawater poses significant challenges, causing severe corrosion and compromising long‐term durability. Unlike conventional strategies that involve coverage of catalysts with protective layers, a reverse design conception is proposed herein to construct a heterostructure with exposed catalyst nanoparticles to simultaneously enhance OER kinetics and reduce Cl − adsorption. The as‐designed electrocatalyst of nickel telluride nanorod arrays decorated with ferronickel phosphide nanoparticles (NiTe/Ni 2 FeP) achieves ultralow overpotential of 232 mV to deliver a current density of 500 mA cm −2 in 1 m KOH & seawater. Furthermore, the electrocatalyst demonstrates high durability, maintaining stable performance for over 6800 h at current densities ranging from 100 to 1000 mA cm −2 under the same condition. Comprehensive characterizations and theoretical calculations reveal that the abundant interfaces between NiTe and Ni 2 FeP create a built‐in electric field effect to enable interfacial charge redistribution, which not only significantly reduces Cl − adsorption to mitigate Cl − induced corrosion, but also facilitates the structure transformation into highly active γ─Ni(Fe)OOH species for enhanced overall activity.
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