浙大谢鹏飞/张兴旺AFM:铈掺杂Fe₂P/NiCoP复合材料的动态重构用于阴离子交换膜水电解中的安培级析氧

析氧反应(OER)缓慢的动力学严重限制了阴离子交换膜水电解(AEMWE)的效率。

基于此,2025年3月10日,浙江大学谢鹏飞、张兴旺等人在国际知名期刊Advanced Functional Materials发表题为《Dynamic Reconstruction of Ce-Doped Fe2P/NiCoP Hybrid for Ampere-Level Oxygen Evolution in Anion Exchange Membrane Water Electrolysis》的研究论文。

在此,作者设计了一种铈(Ce)掺杂的双金属Fe₂P/NiCoP复合预催化剂,该催化剂在动态重构过程中能够激活一条高效的OER路径。

经过优化的Ce₀.₁-Fe₂P/NiCoP在1.0 M KOH溶液中表现出令人瞩目的低过电位(280 mV@0.5 A cm⁻²)和较小的塔菲尔斜率(55.3 mV dec⁻¹)。值得注意的是,将其作为阳极集成到AEMWE电解槽中时,可在1.0 A cm⁻²的电流密度下实现低电池电压1.812 V,并在60℃下稳定运行超过500小时。

原位表征和密度泛函理论(DFT)计算表明,铈掺杂能够增强表面重构,并调节电子结构,从而降低中间体(ΔG*OH和ΔG*OOH)形成的能垒,加速OER动力学。

本研究提出了一种利用催化剂重构的新策略,推动了其在AEMWE系统中的应用。

Dynamic Reconstruction of Ce-Doped Fe2P/NiCoP Hybrid for Ampere-Level Oxygen Evolution in Anion Exchange Membrane Water Electrolysis, Adv. Funct. Mater., 2025.https://doi.org/10.1002/adfm.202500861

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