En växande oro för energikrisen och allvaret i miljöföroreningar kräver brådskande utveckling av förnybara energikällor som genomförbara alternativ till minskande fossila bränslen. På grund av sin höga energitäthet och miljövänliga egenskaper, molekylärt väte är en attraktiv och lovande energibärare för att möta framtida globala energibehov.

I många av metoderna för väteproduktion, den elektrokatalytiska väteutvecklingsreaktionen (HER) från vattenspjälkning är den mest ekonomiska och effektiva vägen för den framtida väteekonomin. För att påskynda den tröga HER-kinetiken, särskilt i alkaliska elektrolyter, mycket aktiva och hållbara elektrokatalysatorer är viktiga för att sänka den kinetiska HER-överpotentialen. Som en benchmark HER-elektrokatalysator med noll HER-överpotential, ädelmetallen platina (Pt) spelar en dominerande roll i nuvarande H2-produktionsteknologier, såsom vatten-alkali-elektrolysatorer. Tyvärr, bristen och höga kostnaderna för Pt hindrar allvarligt dess storskaliga tillämpningar i elektrokatalytiska HER.

Prof. Xinliang Fengs team från Technische Universität Dresden (Tyskland)/ Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed), i samarbete med universitetet i Lyon, ENS de Lyon, Centre national de la recherche scientifique (CNRS, Frankrike), Tohoku University (Japan) och Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems (IKTS) (Tyskland), har rapporterat en billig MoNi4-elektrokatalysator förankrad på MoO2-kuboider, som är vertikalt inriktade på nickelskum (MoNi4/MoO2@Ni).

MoNi4-nanopartiklar konstrueras in situ på MoO2-kuberna genom att kontrollera den utåtriktade diffusionen av Ni-atomer. Den resulterande MoNi4/MoO2@Ni uppvisar en hög HER-aktivitet som är mycket jämförbar med den för Pt-katalysatorn och uppvisar den senaste HER-aktiviteten bland alla rapporterade Pt-fria elektrokatalysatorer. Experimentella undersökningar visar att MoNi4-elektrokatalysatorn beter sig som det mycket aktiva centret och uppvisar snabb Tafel-stegbestämd HER-kinetik. Vidare, Beräkningar av densitetsfunktionella teorin (DFT) bestämmer att den kinetiska energibarriären för Volmer-steget för MoNi4-elektrokatalysatorn är avsevärt minskad. Den storskaliga beredningen och utmärkta katalytiska stabiliteten ger MoNi4/MoO2@Ni en lovande användning i vatten-alkali-elektrolysörer för väteproduktion. Därför, Utforskningen och förståelsen av MoNi4-elektrokatalysatorn ger ett lovande alternativ till Pt-katalysatorer för nya tillämpningar inom energigenerering.