基于 V 型 A15 超导合金的氢演化活性趋势图谱
材料科学
2024-08-23 v1 超导电性
摘要
探索高效且低成本的电解催化剂对于水分解技术具有重要价值。最近，硅族化合物在电解催化领域受到广泛关注，因为硅族元素在地球上分布丰富。然而，硅族化合物在氢演化反应(HER)电解催化方面的系统性研究尚不充分。本研究揭示了非贵金属 A15 型 V3M（即 V3Si、V3Ge 和 V3Sn）超导合金的活性趋势，表明 V3Si 是最有效的 HER 电解催化剂，由于其高电子导电性和合适的 d 带中心。其中，V3Si 仅需 33.4 mV 即可达到 10 mA cm-2电流密度，仅需 57.6 mV 和 114.6 mV 即可分别实现 100 mA cm-2 和 500 mA cm-2的高电流密度。这些较低的过电位接近最先进的 Pt/C（20%）在 10 mA cm-2时的 34.3 mV，但在 100 mA cm-2时优于 168.5 mV。此外，V3Si 在不同电流密度（即 10-250 mA cm-2）下的 120 小时内表现出卓越的耐久性，几乎没有明显衰减。V3Si 合金的优异 HER 活性可归因于优异电子导电性和合适 d 带中心的协同作用。此外，DFT 计算显示，在引入 V 元素后，绝对氢吸附 Gibbs 自由能得以降低。该工作不仅提供了一个在酸性介质中稳定且高性能的电解催化剂，也为设计理想的硅化物电解催化剂提供了灵感。
引用
@article{arxiv.2408.12160,
title = {Mapping Hydrogen Evolution Activity Trends of V-based A15 Superconducting Alloys},
author = {Peifeng Yu and Jie Zhan and Xiaobing Zhang and Kangwang Wang and Lingyong Zeng and Kuan Li and Chao Zhang and Longfu Li and Ying Liang and Kai Yan and Yan Sun and Huixia Luo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.12160},
year = {2024}
}
备注
25 pages, 5 figures