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In situ Fe3+ Incorporation vs. Compounded Fe Doping of NiO and Ni(OH)2 Catalysts for the Alkaline Oxygen Evolution Reaction

Rücker, Konstantin und Taffa, Dereje Hailu und Kadimi, Nikhil und Bisen, Omeshwari und Risch, Marcel und van Lieshout, Floris und Morales, Dulce und Hayes, Darius und Brim, Elliot und Alia, Shaun und Richards, Ryan M. und Harms, Corinna und Wark, Michael und Lorenz, Julian (2025) In situ Fe3+ Incorporation vs. Compounded Fe Doping of NiO and Ni(OH)2 Catalysts for the Alkaline Oxygen Evolution Reaction. 5th International Conference on Electrolysis, 2025-08-25 - 2025-08-29, Freiburg, Germany.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich bis Juli 2026
1MB

Kurzfassung

Electrocatalysis research of Ni-based materials has demonstrated the effect of Fe impurites in alkaline electrolytes on the oxygen evolution reaction (OER) actvity. A significant body of research is focused on the study of amorphous NiOx(OH)y thin films as well as nanoparticulate Ni-oxides in various crystal structures, where the surface structure of the synthesized pre-catalyst change dynamically during the OER. Therefore, understanding of the dependence of the crystal structure and its capability to incorporate Fe ions as actve sites is challenging. In this study, we extended our work of faceted NiO(111) and Co- and Mn-doped NiO(111) to Fe dopants. The known activity enhancement of due to the presence of Fe3+ ions in the electrolyte was studied dependent on well-defined pre-catalysts that serve as host structures. In particular, α-Ni(OH)2 as well as NiO with (111) and (100) pre-dominant faceting were tested in pure electrolyte and after addition of Fe3+ (Figure 1), resulting in a substantial improvement of the OER activity. Depended on the host material, a reduction of the overpotential up to 180 mV where achieved. The in-situ incorporation of Fe3+ was compared to that of synthesized Fe-doped hydroxides and oxides based on a solvothermal approach. The results revealed that the compounded materials exhibit higher overpotentials than that of in situ Fe3+-doped materials. One possible explanation is attributed to conductivity limitations of the compounded Fe-doped samples. It was found that FeOxHy films are less conductive than NiOxHy. On the other hand, in situ incorporated Fe3+ ions are expected to be surface enriched without influencing the conductivity. The materials were first studied in a rotating disc electrode set-up and were transferred to half-cell measurement for application relevant temperatures and current densities, utilizing porous transport electrodes that resemble anion exchange membrane water electrolyzer anodes.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/220121/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:In situ Fe3+ Incorporation vs. Compounded Fe Doping of NiO and Ni(OH)2 Catalysts for the Alkaline Oxygen Evolution Reaction
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Rücker, KonstantinKonstantin.Ruecker (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9162-7006NICHT SPEZIFIZIERT
Taffa, Dereje HailuCarl von Ossietzky Universityhttps://orcid.org/0000-0002-1778-8223NICHT SPEZIFIZIERT
Kadimi, NikhilOtto-von-Guericke University MagdeburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bisen, OmeshwariHelmholtzzentrum BerlinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Risch, MarcelHelmholtzzentrum BerlinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
van Lieshout, FlorisUniversity of GroningenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Morales, DulceUniversity of GroningenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hayes, DariusColorado School of MinesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brim, ElliotColorado School of MinesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Alia, ShaunNational Renewable Energy LabNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Richards, Ryan M.Colorado School of MinesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Harms, CorinnaCorinna.Harms (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wark, MichaelCarl von Ossietzky Universityhttps://orcid.org/0000-0002-8725-0103NICHT SPEZIFIZIERT
Lorenz, Julianjulian.lorenz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9936-7667NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:August 2025
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:OER, RDE, AEMWE, non-precious, NiO, NiFeOxHy,
Veranstaltungstitel:5th International Conference on Electrolysis
Veranstaltungsort:Freiburg, Germany
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:25 August 2025
Veranstaltungsende:29 August 2025
Veranstalter :Hahn-Schickard, Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Elektrochemische Energiespeicherung
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Speicher
Standort: Oldenburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Rücker, Konstantin
Hinterlegt am:08 Dez 2025 15:28
Letzte Änderung:08 Dez 2025 15:28

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