암페어 수준의 수소 생성: Pt-클러스터 적재 NiFeCo 인산염에 의한 1000시간 안정 해수 전기분해

초록 해수 전기분해는 탄소 중립 수소를 생성할 수 있지만 산업 전류 밀도에서 상업용 촉매의 낮은 질량 활성도와 불안정성으로 인해 효율성이 제한됩니다. 여기서 Pt 나노 클러스터가 니켈-철-코발트 인산염 나노시트에 적재되었으며, Pt@NiFeCo-P 전기촉매는 암페어 수준의 전류 밀도에서 알칼리 해수에서 뛰어난 수소 발생 반응(HER) 활성과 안정성을 보였습니다. 이 촉매는 해수를 모사한 알칼리 용액에서 -10 mA cm−2에서 19.7 mV의 초저 HER 과전압을 제공하며, 동일 조건에서 Pt/C보다 20.8배 높은 Pt 질량 활성을 가지며, 5배 농축된 NaCl 자연 해수에서는 8.3 mV로 감소합니다. 주목할 만하게도, Pt@NiFeCo-P는 알칼리 염수 전해질에서 1 A cm−2의 전류 밀도로 1000시간 이상 안정적인 작동을 제공합니다. 이는 해수 전기분해의 효율적이고 장기적인 잠재력을 입증합니다. X-선 광전자 분광법(XPS), 인사이트 전기화학 임피던스 분광법(EIS), 및 인사이트 라만 연구는 NiFeCo-P 기판에서 Pt 나노 클러스터로의 빠른 전자와 전하 이동을 밝혀냈으며, 이는 강력한 금속-지지체 상호작용으로 가능해져 H*의 피복률을 증가시키고 고가 지의 Co 위치에서 물 분해를 가속화했습니다. 이 연구는 해수로부터 지속 가능한 수소 생성을 위한 효율적이고 안정적인 높은 질량 활성을 가진 전기촉매 개발에 있어 중대한 발전을 나타냅니다.