Wang, Li and Saveleva, Viktoriia A. and Eslamibidgoli, Mohammad and Antipin, Denis and Bouillet, Corinne and Biswas, Indro and Gago, Aldo and Hosseiny, Seyed Schwan and Gazdzicki, Pawel and Eikerling, Michael and Savinova, Elena R. and 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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Official URL: https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsaem.1c03761
Abstract
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.
| Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/185445/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Title: | Deciphering the Exceptional Performance of NiFe Hydroxide for Oxygen Evolution Reaction in Anion Exchange Membrane Electrolyzer | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Authors: |
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| Date: | 20 January 2022 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Journal or Publication Title: | ACS Applied Energy Materials | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.1021/acsaem.1c03761 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Publisher: | American Chemical Society (ACS) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 2574-0962 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Keywords: | AEM electrolysis, Fe-doped Ni hydroxide, OER activity, fast kinetics, stabilization of -Ni(OH)2 phase, DFT+U computation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Research field: | Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program: | Materials and Technologies for the Energy Transition | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program Themes: | Chemical Energy Carriers | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research area: | Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Program: | E SP - Energy Storage | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research theme (Project): | E - Electrochemical Processes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Location: | Stuttgart | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institutes and Institutions: | Institute of Engineering Thermodynamics > Electrochemical Energy Technology | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited By: | Wang, Li | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited On: | 14 Mar 2022 15:49 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Last Modified: | 29 Nov 2023 15:12 |
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