Prof. Wang Qis forskargrupp från Hefei Institutes of Physical Science vid den kinesiska vetenskapsakademin har syntetiserat järn- och kväve-samdopade CoFeP-N nanotrådar för högeffektiv elektrokatalytisk vattenklyvning.
Deras resultat, publicerade i Applied Catalysis B:Environment and Energy , demonstrera syntesen av bifunktionella CoFeP-N nanotrådar för både väte- och syreutveckling.
Vätgasproduktion genom elektrolys använder vatten som enda råvara för att uppnå ett slutet kretslopp av vätgas med noll koldioxidutsläpp, vilket anses vara den grönaste och mest hållbara metoden. Men höga kostnader begränsar den utbredda användningen av elektrolytisk väteproduktion och kräver mer kostnadseffektiva och effektiva katalysatorer.
På grund av sin låga kostnad och höga katalytiska prestanda har övergångsmetallbaserade nanomaterial, som finns i överflöd på jorden, visat sig ha breda utsikter som utmärkta elektrokatalysatorer.
I denna studie introducerade forskarna olika heteroatomer i bäraren för att bilda en övergångsmetallbaserad nanokomposit med hjälp av en trestegssyntesmetod för hydrotermisk fosfatisering och lågtemperaturplasmabehandling. De förberedde bifokala CoFeP-N nanotrådar för väte- och syreutveckling för att uppnå synergistiska interaktioner med katalysatorn.
De använde dopningsteknik, gränssnittsteknik och plasmabehandling för att få prestandan hos övergångsmetallkatalysatorer att potentiellt överträffa ädelmetallkatalysatorer, samtidigt som de bibehöll god cykelstabilitet. Detta hjälper till att minska produktionskostnaderna och främja industriell uppgradering.
Efter att CoFeP-N-katalysator har framställts i en elektrolyscell, kan dess elektrokatalytiska vattenuppdelningsprestanda överstiga den för kommersiella elektrolysceller av ädelmetall under samma förhållanden. Dessutom kan den arbeta kontinuerligt i mer än 100 timmar utan uppenbar prestandaförsämring.
Detta arbete visar en effektiv metod för framställning av övergångsmetallbaserade bifunktionella elektrokatalysatorer, vilket öppnar nya vägar för produktion av effektiva, stabila och prisvärda avancerade och hållbara energimaterial.
Mer information: Ruiqi Wang et al, Lågtemperaturplasmaassisterad syntes av järn- och kvävesamdopade CoFeP-N nanotrådar för högeffektiv elektrokatalytisk vattendelning, Applied Catalysis B:Environment and Energy (2024). DOI:10.1016/j.apcatb.2024.124027
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
