Schematisk illustration av fotohärdande 3D-utskrift av Ni-baserad elektrod. Kredit:SARI
Vattenelektrolys är en effektiv metod för att producera väte med förnybara energikällor. Utvecklingen av kostnadseffektiva elektrokatalysatorer för effektiv och hållbar väteutvecklingsreaktion i alkaliska medier är av avgörande betydelse för att möta den ökande efterfrågan på väte.
Platinagruppens metaller uppvisar utmärkt aktivitet vid väteutvecklingsreaktion, men deras höga kostnad hindrar deras utbredda användning.
Nyligen har en forskargrupp ledd av prof. Tang Zhiyong och docent Zhang Jie från Shanghai Advanced Research Institute (SARI) vid den kinesiska vetenskapsakademin föreslagit en ny fotohärdande 3D-utskriftsmetod för att direkt tillverka strukturerade nickelbaserade elektrokatalysatorer med unik glutenliknande kubisk struktur och stark interaktion mellan katalysator och substrat.
Studien publicerades i Nano Energy .
Den fotohärdande 3D-utskriften har en mycket lägre tillverkningskostnad än den för selektiv lasersmältande 3D-utskrift, och mycket högre grad av frihet och utskriftsnoggrannhet än för direktbläck i 3D-utskrift.
Baserat på denna teknik optimerade forskarna tryckpastans sammansättning och efterbehandlingsprocess. Den resulterande elektrodytan uppvisar glutenliknande kubisk struktur, där Ti existerar i amorft tillstånd med stark interaktion med Ni, vilket leder till ökade aktiva platser och förbättrade elektrolytiska egenskaper.
Den skräddarsydda nickelbaserade elektroden uppvisar utmärkt hållbarhet och en anmärkningsvärt låg överpotential, och överträffar den kommersiella Pt/C-katalysatorn och de flesta av de senaste elektrokatalysatorerna.
Beräkningar av densitetsfunktionella teorierna avslöjar vidare att Ti-dopningen minskar vattendissociationsenergibarriären och väteenergibarriären, vilket förstärker väteutvecklingsreaktionen.
Detta arbete ger en ny strategi för att exakt förbereda de strukturerade ädelmetallfria katalysatorerna med ökad aktivitet i alkalisk vattenelektrolys. Dessutom ger den utvecklade fotohärdbara 3D-utskriftsmetoden ett alternativt alternativ för tillverkning av lågkostnadselektrokatalysatorer med komplex 3D-arkitektur. + Utforska vidare
