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赵东元/李伟/袁清红AEM: 具有高反应和扩散动力学Ni/NiO@MoO3-x纳米阵列，用于高电流密度HER

时间：2022-05-13 来源： 浏览：

赵东元/李伟/袁清红AEM: 具有高反应和扩散动力学Ni/NiO@MoO3-x纳米阵列，用于高电流密度HER

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碱性水电解中的高电流密度析氢反应(HER)在可再生和可持续能源系统中发挥着至关重要的作用，较差的阴极析氢反应(HER)仍然是电化学制氢的瓶颈，严重降低了碱性电解液中水电解的整体性能，特别是在高电流密度条件下(至少100 mA cm -2 )。
基于此， 复旦大学赵东元 、 李伟 和 华东师范大学袁清红 等通过还原策略合成了由Ni/NiO纳米颗粒(≈20 nm)和无定形MoO 3-x 纳米棒组成的Ni/NiO@MoO 3-x 复合纳米阵列，以实现大电流密度下高效析氢。
Ni/NiO@MoO 3-x 复合纳米阵列不仅包含有利于碱性HER动力学的暴露协同位点，而且构建了有利于周围反应物扩散和气泡脱离的纳米棒阵列结构。因此，Ni/NiO@MoO 3-x 纳米阵列对碱性HER具有高活性，在10 mA cm -2 时具有7 mV的低过电位和34 mV dec -1 的Tafel斜率；其在100和200 mA cm -2 电流密度下的HER过电位分别仅为75和112 mV。此外，Ni/NiO@MoO 3-x 纳米阵列可以在高电流密度(100 mA cm -2 )下稳定运行40小时以上，远优于商业Pt/C。
综合实验和计算结果证实，在高电流密度条件下，这种Ni/NiO@MoO 3-x 复合纳米阵列可以协同优化复杂中间步骤的反应能垒，增强亲水性，降低气泡粘附力，从而加速碱性HER的反应和扩散动力学。具有加速反应和扩散动力学的Ni/NiO@MoO 3-x 纳米阵列显示出在工业高电流密度条件下的可持续能量转换系统的优异应用潜力。
Synthesis of Ni/NiO@MoO 3-x Composite Nanoarrays for High Current Density Hydrogen Evolution Energy. Advanced Energy Materials, 2022. DOI: 10.1002/aenm.202200001
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