3D-printede, nikkelbaserede elektrokatalysatorer muliggør højeffektiv brintudvikling

Vandelektrolyse er en effektiv metode til at producere brint ved hjælp af vedvarende energikilder. Udviklingen af ​​omkostningseffektive elektrokatalysatorer til effektiv og holdbar hydrogenudviklingsreaktion i alkaliske medier er af vital betydning for at imødekomme den stigende efterspørgsel efter brint.

Platingruppemetallerne udviser fremragende aktivitet i hydrogenudviklingsreaktion, men deres høje omkostninger hindrer deres udbredte anvendelse.

For nylig har et forskerhold ledet af prof. Tang Zhiyong og lektor Zhang Jie fra Shanghai Advanced Research Institute (SARI) fra det kinesiske videnskabsakademi foreslået en ny fotohærdende 3D-printmetode til direkte fremstilling af strukturerede nikkel-baserede elektrokatalysatorer med unik glutenlignende kubisk struktur og stærk katalysator-substrat interaktion.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Nano Energy .

Den fotohærdende 3D-printning har en meget lavere fremstillingsomkostning end den selektive lasersmeltende 3D-printning og meget højere grad af frihed og udskrivningsnøjagtighed end for direkte blækskrivning 3D-print.

Baseret på denne teknologi optimerede forskerne trykpastasammensætningen og efterbehandlingsprocessen. Den resulterende elektrodeoverflade udviser glutenlignende kubisk struktur, hvor Ti eksisterer i amorf tilstand med stærk interaktion med Ni, hvilket fører til øgede aktive steder og forbedrede elektrolytiske egenskaber.

Den skræddersyede nikkelbaserede elektrode udviser fremragende holdbarhed og et bemærkelsesværdigt lavt overpotentiale, der overgår den kommercielle Pt/C-katalysator og de fleste af de avancerede elektrokatalysatorer.

Beregninger af densitetsfunktionsteori afslører yderligere, at Ti-doping reducerer vanddissociationsenergibarrieren og brintenergibarrieren og dermed forbedrer hydrogenudviklingsreaktionen.

Dette arbejde giver en ny strategi til præcist at forberede de strukturerede ædelmetalfrie katalysatorer med øget aktivitet i alkalisk vandelektrolyse. Desuden giver den udviklede fotohærdende 3D-printmetode en alternativ mulighed for fremstilling af billige elektrokatalysatorer med kompleks 3D-arkitektur. + Udforsk yderligere

Ultrasmå hule legeringsnanopartikler til synergistisk hydrogenudviklingskatalyse