فوسفيد المعادن الثلاثي بهيكل ثلاثي الطبقات كعامل كهربائي منخفض التكلفة وفعال لعملية انقسام الماء ثنائي الوظيفة

تطوير عوامل كهربائية منخفضة التكلفة وعالية الأداء وثنائية الوظيفة لعملية انقسام الماء ضروري لتقنيات الطاقة المتجددة والنظيفة. على الرغم من أن الفوسفيدات الثنائية غير مكلفة، إلا أن أدائها ليس جيدًا مقارنة بالمعادن النبيلة. إن إضافة عنصر معدني ثالث إلى الفوسفيدات الثنائية (Ni‐P، Co‐P) يوفر الفرصة لضبط تراكيبها البلورية والإلكترونية وبالتالي خصائصها الكهروكيميائية. هنا، تم تصنيع أفلام الفوسفيد الثلاثي (NiCoP) بنسب مختلفة من النيكل إلى الكوبالت عبر تقنية الإيداع الكهربائي. تتمتع الأفلام بهيكل ثلاثي الطبقات وهرمي، يتكون من طبقات نانوية في الطبقة السفلية، كرات نانوية بحجم ≈90–120 نانومتر في الطبقة الوسطى، وجزيئات كروية أكبر في الطبقة العلوية. تُظهر الفوسفيدات الثلاثية أنشطة متعددة تعتمد بشدة على نسب Ni/Co، ويُظهر فيلم Ni 0.51 Co 0.49 P أفضل أنشطة كهروكيميائية لكل من تفاعلات تطور الهيدروجين وتفاعلات تطور الأكسجين. يُعزى الأداء العالي لفيلم الفوسفيد الثلاثي إلى تحسين التوصيلية الكهربائية مما يُسرع الحركية التفاعلية، وزيادة المساحة السطحية بسبب الهيكل الهرمي والثلاثي الطبقات، وزيادة ثنائي القطب الكهربائي المحلي مما يقلل من حاجز الطاقة لتفاعل انقسام الماء.