基于钢的电催化剂用于酸性介质中高效耐久的氧析出
化学物理
2018-03-16 v1
摘要
高过电位（尤其是常见阳极材料的问题）阻碍了用于清洁能源生产的水电解过程。得益于迄今为止大量的研究工作，基于地壳丰量元素的氧析出电催化剂在中性和碱性条件下已能高效稳定工作。然而，能够耐受低 pH 环境的非贵金属基阳极材料被认为是未来水分解成功不可或缺的先决条件。所有在酸性中耐久且活跃工作的氧析出电极均至少含有 Ir 作为添加剂。由于其稀缺性和高获取成本，Pt、Ru 和 Ir 等贵金属元素需要被地壳丰量元素替代。我们评估了含 Ni 的不锈钢用作稀释 H2SO4 中析氧电极的性能。未改性的 Ni42 钢在长期 OER 极化实验后出现了明显的失重。此外，在未处理钢样件的线性扫描伏安测量中观察到的 OER 性能显著下降被证明是一个严重问题。然而，在 LiOH 中阳极氧化后，Ni42 合金转化为 OER 电催化剂，在优化合成条件下，于 pH 0 时对 10 mA cm-2 电流密度展现出低至 445 mV 的稳定过电位。更为重要的是：所得材料在长期使用中（在 pH 1 下恒电位计时 50 ks 后失重：20 mug/mm2）对 H2SO4 中的 OER 表现出鲁棒性。我们的结果表明，Ni42 钢在 LiOH 中的电化学氧化（样品 Ni42Li205）导致了含金属氧化物外层的形成，该外层支撑酸性环境下的溶液路径氧析出，并伴随催化剂良好的稳定性。
引用
@article{arxiv.1803.05772,
title = {Steel-Based Electrocatalysts for Efficient and Durable Oxygen Evolution in Acidic Media},
author = {Helmut Schäfer and Karsten Küpper and Mercedes Schmidt and Klaus Müller-Buschbaum and Johannes Stangl and Diemo Daum and Martin Steinhart and Christine Schulz-Kölbel and Weijia Han and Joachim Wollschläger and Ulrich Krupp and Peilong Hou and Xiaogang Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1803.05772},
year = {2018}
}
备注
arXiv admin note: text overlap with arXiv:1712.01100