澳大利亚Rose Amal 院士课题组Adv. Energy Mater.: FeCoNi羟基氢氧化物原子层实现高效可逆全解水电解池

背景介绍：

可再生能源驱动的电解水制氢技术有望取代传统的能源利用方式（如石油炼化）成为未来社会赖以发展的新能源转化技术。在可再生电力（如光伏）驱动的电解水制氢过程中，间歇性的可再生清洁能源能够以氢能的方式进行高效的存储与利用。然而，大规模电解水制氢技术的推广受制于其阴阳极反应速率的迟缓与低效，以及电极材料可靠性、持久性差等缺点。再者，可再生电力资源的间歇性（如昼夜交替对光伏发电的影响）导致了电解水过程不可控中断的可能性，而由此带来的电极稳定性问题也困扰着电解水制氢技术的实际运用与发展。研发能够耐受复杂操作环境（如频繁变换电极极性）的电解池及高效率的反应电极成为了解决上述问题的关键。

成果简介：

近期，澳大利亚新南威尔士大学Rose Amal院士及卢迅宇高级研究员（共同通讯）联合报道了他们将铁钴镍的超薄羟基氢氧化物纳米片作为阴阳极双功能电催化剂来进行高效率的全解水制氢反应的研究。该工作中，富缺陷的FeCoNi超薄纳米复合物展现出了极高的表观电催化活性及质量活性，能够在较小的过电位下分别实现水的氧化（产氧）与还原（产氢）。特别地，受益于FeCoNi超薄羟基氢氧化物的独特化学性质，该催化剂的电催化性能能够在产氢与产氧过程间进行自由的切换，使得负载了该型催化剂的电极材料对由间歇性供电导致的表面极化过程有着很好的耐受性，并对复杂操作条件（反复交替变换的电极极性）展现出了很好的适应性。此外，该研究最终组装了一个电极极性可逆的高效全解水电解池以克服传统可再生电力驱动的电解池所面临的电极稳定性问题，在电解水制氢研究领域迈出了关键的一步。研究成果以“A Fully Reversible Water Electrolyzer Cell Made Up from FeCoNi (Oxy)hydroxide Atomic Layers”为题目发表在Advanced Energy Materials上。

图文解读：

图一、FeCoNi超薄纳米片的生长过程

图二、材料形貌表征与物理化学特性

图三、FeCoNi超薄纳米片在碱性条件下的电催化活性

图四、负载有FeCoNi超薄纳米片的碳布电极在反复变换电极极性的测试条件下的表现

文献链接：

A Fully Reversible Water Electrolyzer Cell Made Up from FeCoNi (Oxy)hydroxide Atomic Layers (DOI: 10.1002/aenm.201901312)

课题组简介：

Particles and Catalysis Research Group是由澳大利亚科学院首位女性院士Rose Amal卓越教授带领的一支专注于解决催化及能源问题的科研团队。

团队网址：http://www.pcrg.unsw.edu.au/

Rose Amal教授是澳洲最具影响力的科学家之一，她被评为澳洲最有影响力的一百位工程师，并于2018年荣获澳洲最高荣誉（女王生日勋章，Queen’s Birthday Honours）以表彰其对澳洲科研领域做出的巨大贡献。此外，Rose Amal教授还在海外（如中国、美国、孟加拉及德国等）建立了诸多良好的科研合作关系，为解决世界各地科研人员所共同面对的能源及环境问题贡献了一份力。近年来，其领导的科研团队在Energy and Environmental Science, Advanced Materials, Journal of American Chemical Society和Nature communications等知名期刊上发表了多篇具有代表性的工作。

个人网站：https://en.wikipedia.org/wiki/Rose_Amal

本文由澳大利亚新南威尔士大学Rose Amal院士团队供稿。

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