効率的なアルカリ水素生成のための柔軟な二硫化タングステン超構造エンジニアリング

要約 非貴金属電極触媒を用いたアニオン交換膜（AEM）水電解は、持続可能な水素生産を実現するための有望な戦略です。しかし、アルカリ水素生成反応（HER）の反応速度が遅いこと、非貴金属電極触媒の活性が不十分であり、アンペアレベルの電流密度アルカリHERに対する寿命が限られているなど、さまざまな課題に直面しています。本研究では、AEM水電解のカソード触媒として機能する柔軟なWS2超構造を設計した産業レベルの電流密度における効率的なアルカリHER戦略を報告します。この超構造は、優れた機械的柔軟性を確保するための低ヤング率のナノシート間の結合のないファンデルワールス相互作用を特徴とし、高い触媒活性と好ましい反応界面の微小環境を実現するためのナノシートの段差欠陥構造を持っています。この独特の柔軟なWS2超構造は、高密度の気体-液体交換の衝撃に効果的に耐え、物質移動を促進し、産業スケールの電流密度下で優れた長期耐久性を付与します。この触媒をカソードに持つAEM電解槽は、1.70 Vのセル電圧を示し、1000時間にわたり9.67 μV h−1という微小な減衰率で1 A cm−2の一定触媒電流密度を供給します。