Seawater electrolysis presents a sustainable approach for producing green hydrogen using renewable energy sources. However, chloride ions (Cl−) and their derivatives significantly reduce the durability of anode catalysts, severely hindering their practical application. In this work, we developed a borate (Bi) modified NiFe layered double hydroxide on nickel foam (NiFe LDH@NiFe-Bi/NF) to blocks Cl− and mitigates chlorine reactions during alkaline seawater oxidation (ASO). In situ electrochemical spectroscopic studies show that the Bi layer effectively promotes NiOOH formation, thereby enhancing oxygen evolution reaction (OER) activity. Specifically, the B4O72−-rich anionic overlayer effectively prevents Cl− adsorption and thus protect the active site during ASO. As a result, NiFe LDH@NiFe-Bi/NF requires a lower overpotential (ƞ) of 354 mV to achieve an industrial current density (j) of 1000 mA cm−2 compared to NiFe LDH/NF, which requires 407 mV, in a 1 M KOH + seawater. Notably, NiFe LDH@NiFe-Bi/NF exhibits exceptional long-term electrochemical durability, maintaining stable operation for 600 h at a j of 1000 mA cm−2 in alkaline seawater. Additionally, membrane electrode assembly fabricated with NiFe LDH@NiFe-Bi/NF requires lower ƞ to reach the same voltages than Pt/C/NF||RuO2/NF. Furthermore, Pt/C/NF||NiFe LDH@NiFe-Bi/NF operates at 300 mA cm−2 for 150 h without significant activity degradation.

中文翻译：

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表面硼酸盐层显著提高了 NiFe 层状双氢氧化物对碱性海水氧化的稳定性


海水电解提供了一种利用可再生能源生产绿色氢气的可持续方法。然而，氯离子 （Cl-） 及其衍生物显着降低了阳极催化剂的耐久性，严重阻碍了其实际应用。在这项工作中，我们开发了一种硼酸盐 （Bi） 改性的泡沫镍层状双氢氧化物 （NiFe LDH@NiFe-Bi/NF），以阻断 Cl− 并减轻碱性海水氧化 （ASO） 过程中的氯反应。原位电化学光谱研究表明，Bi 层有效促进 NiOOH 的形成，从而提高析氧反应 （OER） 活性。具体来说，富含 B4O72− 的阴离子外层有效防止 Cl− 吸附，从而在 ASO 过程中保护活性位点。因此，与 NiFe LDH/NF 需要 407 mV 的工业电流密度 （j） 相比，NiFe LDH@NiFe-Bi/NF 需要 354 mV 的较低过电位 （ƞ） 才能在 1 M KOH + 海水中实现 1000 mA cm-2 的工业电流密度 （j）。值得注意的是，NiFe LDH@NiFe-Bi/NF 表现出卓越的长期电化学耐久性，在碱性海水中以 1000 mA cm-2 的 j 保持稳定运行 600 小时。此外，LDH@NiFe与 Pt/C/NF||RuO2/NF 的此外，Pt/C/NF||NiFe LDH@NiFe-Bi/NF 在 300 mA cm-2 下运行 150 小时，没有明显的活性降解。