Deciphering the Exceptional Performance of NiFe Hydroxide for Oxygen Evolution Reaction in Anion Exchange Membrane Electrolyzer

Wang, Li und Saveleva, Viktoriia A. und Eslamibidgoli, Mohammad und Antipin, Denis und Bouillet, Corinne und Biswas, Indro und Gago, Aldo und Hosseiny, Seyed Schwan und Gazdzicki, Pawel und Eikerling, Michael und Savinova, Elena R. und Friedrich, Kaspar Andreas (2022) Deciphering the Exceptional Performance of NiFe Hydroxide for Oxygen Evolution Reaction in Anion Exchange Membrane Electrolyzer. ACS Applied Energy Materials. American Chemical Society (ACS). doi: 10.1021/acsaem.1c03761. ISSN 2574-0962.

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Offizielle URL: https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsaem.1c03761

Kurzfassung

Hydrogen production via water electrolysis with renewable electricity as input will be crucial for the coming defossilized energy age. Herein, we report an anion exchange membrane electrolyzer using Fe-doped Ni hydroxide as anode catalyst that is on par with proton exchange membrane electrolyzers in terms of performance, 2 A cm-2 at 2.046 V and 50 °C. We found that Fe-doping stabilizes the alfa-Ni(OH)2 phase which is key to ensure the fast Ni(OH)2/NiOOH redox transition and the subsequent fast reaction between Ni3+/4+ and the electrolyte (OH-), resulting in the excellent oxygen evolution reaction activity of Fe-doped Ni hydroxide. Spin-polarized DFT+U computations reveal that the local arrangement of Fe3+ with Ni3+/4+ plays a crucial role in enabling the high OER activity on (001) facet of this anode catalyst.

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https://elib.dlr.de/185445/

Dokumentart:

Zeitschriftenbeitrag

Titel:

Deciphering the Exceptional Performance of NiFe Hydroxide for Oxygen Evolution Reaction in Anion Exchange Membrane Electrolyzer

Autoren:

Autoren	Institution oder E-Mail-Adresse	Autoren-ORCID-iD	ORCID Put Code
Wang, Li	Li.Wang (at) dlr.de	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Saveleva, Viktoriia A.	University of Strasbourg	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Eslamibidgoli, Mohammad	Simon Fraser University, Canada	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Antipin, Denis	University of Strasbourg	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Bouillet, Corinne	University of Strasbourg	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Biswas, Indro	Indro.Biswas (at) dlr.de	https://orcid.org/0000-0002-6815-4204	NICHT SPEZIFIZIERT
Gago, Aldo	Aldo.Gago (at) dlr.de	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Hosseiny, Seyed Schwan	seyed.hosseiny (at) dlr.de	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Gazdzicki, Pawel	Pawel.Gazdzicki (at) dlr.de	https://orcid.org/0000-0002-5728-7861	NICHT SPEZIFIZIERT
Eikerling, Michael	Simon Fraser University; Canada	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Savinova, Elena R.	university of strasbourg	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Kaspar Andreas	Andreas.Friedrich (at) dlr.de	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT

Datum:

20 Januar 2022

Erschienen in:

ACS Applied Energy Materials

Referierte Publikation:

Open Access:

Gold Open Access:

Nein

In SCOPUS:

In ISI Web of Science:

DOI:

10.1021/acsaem.1c03761

Verlag:

American Chemical Society (ACS)

ISSN:

2574-0962

Status:

veröffentlicht

Stichwörter:

AEM electrolysis, Fe-doped Ni hydroxide, OER activity, fast kinetics, stabilization of -Ni(OH)2 phase, DFT+U computation

HGF - Forschungsbereich:

Energie

HGF - Programm:

Materialien und Technologien für die Energiewende

HGF - Programmthema:

Chemische Energieträger

DLR - Schwerpunkt:

Energie

DLR - Forschungsgebiet:

E SP - Energiespeicher

DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):

E - Elektrochemische Prozesse

Standort:

Stuttgart

Institute & Einrichtungen:

Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik

Hinterlegt von:

Wang, Li

Hinterlegt am:

14 Mär 2022 15:49

Letzte Änderung:

29 Nov 2023 15:12

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