AEM：用于碱性水电解槽工业相关动态操作的稳定富铁 Ni-Fe 层状双氢氧化物的合理设计

Nanoyu

2023-04-30

镍铁层状双氢氧化物(Ni-FeLDHs)由堆叠的Fe³⁺掺杂带正电荷的Ni-氢氧化物层组成，层间含有电荷平衡阴离子和水分子。尽管Ni-Fe LDHs在碱性条件下的析氧反应(OER)中具有很高的活性，但它们较差的操作稳定性仍然是一个问题。

在此，韩国能源研究院Hyun-Seok Cho，MinJoong Kim，Byung-Hyun Kim基于密度泛函理论计算，提出包含比Ni-Fe LDHs允许的理论Fe³⁺极限(≈25%)更高的Fe含量(>40%)可以提高结构稳定性。

文章要点

1）通过基于Fe基底的受控氧腐蚀的生长策略，通过将额外的Fe²⁺结合到Ni²⁺-Fe³⁺LDH结构中，制备了富含Fe的Ni-Fe LDH电极。事实上，微观结构和元素分析证实了额外的Fe²⁺的存在。

2）这种富含铁的Ni-Fe LDH电极不仅具有低OER过电势（在200mAcm⁻²时≈270mV），而且在动态操作环境下表现出出色的操作稳定性，没有任何明显的性能下降或金属离子溶解。

3）最后，在单电池（34.56 cm²）操作中证明了富铁Ni-Fe LDH电极的实际可行性。预计这些发现将有助于开发用于商用水电解槽的可靠OER电极。

参考文献

Muhammad Mehdi, et al, Rational Design of a Stable Fe-rich Ni-Fe Layered Double Hydroxide for the Industrially Relevant Dynamic Operation of Alkaline Water Electrolyzers, Adv. Energy Mater. 2023,

DOI: 10.1002/aenm.202204403

https://doi.org/10.1002/aenm.202204403