Morphologie und Oberflächenchemie-Engineering für pH-universelle Katalysatoren zur Wasserstoffentwicklung bei hoher Stromdichte

Die großflächige Umsetzung der elektrochemischen Wasserstoffproduktion erfordert die Lösung mehrerer grundlegender Probleme, einschließlich des Verständnisses des Mechanismus und der Entwicklung kostengünstiger Elektro-katalysatoren, die bei hohen Stromdichten gut arbeiten. Hier gehen wir auf diese Herausforderungen ein, indem wir die Rollen von Morphologie und Oberflächenchemie untersuchen und kostengünstige und effiziente Elektro-katalysatoren für die Wasserstoffentwicklung entwickeln. Drei Modell-Elektrokatalysatoren sind flache Platinfolien, Molybdänddisulfid-Mikrosphären und Molybdänddisulfid-Mikrosphären, die durch Molybdänkarbid-Nanopartikel modifiziert wurden. Der letzte Katalysator ist hochaktiver zur Wasserstoffentwicklung unabhängig vom pH-Wert, mit niedrigen ÜBerpotentialen von 227 mV in saurem Medium und 220 mV in alkalischem Medium bei einer hohen Stromdichte von 1000 mA cm-2, aufgrund des verbesserten Massentransfers (Reaktanten und Wasserstoffblasen) und der schnellen Reaktionskinetik aufgrund von Oberflächen-Sauerstoffgruppen, die während der Wasserstoffentwicklung auf Molybdänkarbid gebildet werden. Unsere Arbeit könnte das rationale Design von Elektro-katalysatoren leiten, die bei hohen Stromdichten gut arbeiten.