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海水电解中镍铁基阳极微区酸化驱动的降解机制

ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2024-01-14 , DOI: 10.1021/acsami.3c13929
Mengyi Tang 1, 2 , Kaifa Du 1, 2 , Rui Yu 1, 2 , Hao Shi 1, 2 , Peilin Wang 1, 2 , Yifan Guo 1, 2 , Qinyi Wei 1, 2 , Huayi Yin 1, 2 , Dihua Wang 1, 2
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阳极稳定性对于高效可靠的海水电解槽至关重要。本文通过阳极氧化制备了 NiFe 基薄膜催化剂作为模型电极,在模拟碱性海水(1 M KOH + 0.5 M NaCl)中表现出令人满意的析氧性能,在 100 mA cm 下过电势为 348 mV –2且长期稳定性超过 100 小时。之后,评估了电解液的电流密度和本体pH值对其稳定性的影响。研究发现,电极稳定性对电解条件敏感,在 0.1 M KOH + 0.5 M NaCl 中,电极稳定性在 20 mA cm –2时失败,但在 0.5 M KOH + 0.5 M NaCl 中,电极稳定性超过 500 mA cm –2 。电极溶解,电解过程中在非常接近电极表面的区域立即形成一些沉淀物。这可以归因于阳极极化下电极/电解质界面与本体电解质之间的 pH 差异。也就是说,微区酸化加速了Cl-对电极的腐蚀,从而影响了电极的稳定性。对不同电解条件下电极的运行性能进行分类,以进一步分析其降解行为,产生分别对应于稳定析氧、剧烈溶解-沉淀和完全钝化过程的三个区域。因此,增加整体pH值可以减轻微区酸化并提高阳极在高电流密度下的稳定性。总的来说,这项研究为理解 NiFe 基催化剂的降解机制提供了新的见解,并为阳极的应用提供了电解质工程策略。




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更新日期:2024-01-14
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