Reconstruction-Determined Alkaline Water Electrolysis at Industrial Temperatures.
alkaline water electrolysis
complete reconstruction
grain/phase boundaries
in situ low-/high-temperature Raman
industrial temperatures, nanowire arrays
Journal
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
ISSN: 1521-4095
Titre abrégé: Adv Mater
Pays: Germany
ID NLM: 9885358
Informations de publication
Date de publication:
Oct 2020
Oct 2020
Historique:
received:
17
02
2020
revised:
06
08
2020
pubmed:
3
9
2020
medline:
3
9
2020
entrez:
3
9
2020
Statut:
ppublish
Résumé
Evaluating the alkaline water electrolysis (AWE) at 50-80 °C required in industry can veritably promote practical applications. Here, the thermally induced complete reconstruction (TICR) of molybdate oxygen evolution reaction (OER) pre-catalysts at 51.9 °C and its fundamental mechanism are uncovered. The dynamic reconstruction processes, the real active species, and stereoscopic structural characteristics are identified by in situ low-/high-temperature Raman, ex situ microscopy, and electron tomography. The completely reconstructed (CR) catalyst (denoted as cat.-51.9) is interconnected by thermodynamically stable (oxy)hydroxide nanoparticles, with abundant boundaries and low crystallinity. For alkaline OER, cat.-51.9 exhibits a low overpotential (282.3 mV at 20 mA cm
Identifiants
pubmed: 32876959
doi: 10.1002/adma.202001136
doi:
Types de publication
Journal Article
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e2001136Subventions
Organisme : National Natural Science Foundation of China
ID : 51521001
Organisme : National Natural Science Foundation of China
ID : 21890751
Organisme : Advanced Energy Science and Technology Guangdong Laboratory
ID : XHT2020-003
Organisme : China Postdoctoral Science Foundation
ID : 2019TQ0306
Organisme : National Key Research and Development Program of China
ID : 2016YFA0202603
Informations de copyright
© 2020 Wiley-VCH GmbH.
Références
A. Buttler, H. Spliethoff, Renew. Sust. Energ. Rev. 2018, 82, 2440.
V. R. Stamenkovic, D. Strmcnik, P. P. Lopes, N. M. Markovic, Nat. Mater. 2017, 16, 57.
K. Zeng, D. K. Zhang, Prog. Energy Combust. Sci. 2010, 36, 307.
X. Y. Lu, J. Pan, E. Lovell, T. H. Tan, Y. H. Ng, R. Amal, Energy Environ. Sci. 2018, 11, 1898.
W. R. Cheng, X. Zhao, H. Su, F. M. Tang, W. Che, H. Zhang, Q. H. Liu, Nat. Energy 2019, 4, 115.
B. Zhang, X. L. Zheng, O. Voznyy, R. Comin, M. Bajdich, M. García-Melchor, L. L. Han, J. X. Xu, M. Liu, L. R. Zheng, F. P. García de Arquer, C. T. Dinh, F. J. Fan, M. J. Yuan, E. Yassitepe, N. Chen, T. Regier, P. F. Liu, Y. H. Li, P. De Luna, A. Janmohamed, H. L. L. Xin, H. G. Yang, A. Vojvodic, E. H. Sargent, Science 2016, 352, 333.
H. M. Sun, Z. H. Yan, F. M. Liu, W. C. Xu, F. Y. Cheng, J. Chen, Adv. Mater. 2020, 32, 1806326.
M. Schalenbach, A. R. Zeradjanin, O. Kasian, S. Cherevko, K. J. J. Mayrhofer, Int. J. Electrochem. Sci. 2018, 13, 1173.
H. J. Yan, Y. Xie, A. P. Wu, Z. C. Cai, L. Wang, C. G. Tian, X. M. Zhang, H. G. Fu, Adv. Mater. 2019, 31, 1901174.
X. Liu, K. Ni, C. J. Niu, R. T. Guo, W. Xi, Z. Y. Wang, J. S. Meng, J. T. Li, Y. W. Zhu, P. J. Wu, Q. Li, J. Luo, X. J. Wu, L. Q. Mai, ACS Catal. 2019, 9, 2275.
R. Chen, S.-F. Hung, D. J. Zhou, J. J. Gao, C. J. Yang, H. B. Tao, H. B. Yang, L. P. Zhang, L. L. Zhang, Q. H. Xiong, H. M. Chen, B. Liu, Adv. Mater. 2019, 31, 1903909.
M. Chatti, J. L. Gardiner, M. Fournier, B. Johannessen, T. Williams, T. R. Gengenbach, N. Pai, C. Nguyen, D. R. MacFarlane, R. K. Hocking, A. N. Simonov, Nat. Catal. 2019, 2, 457.
X. Liu, K. Ni, B. Wen, R. T. Guo, C. J. Niu, J. S. Meng, Q. Li, P. J. Wu, Y. W. Zhu, X. J. Wu, L. Q. Mai, ACS Energy Lett. 2019, 4, 2585.
Y. Duan, S. N. Sun, Y. M. Sun, S. B. Xi, X. Chi, Q. H. Zhang, X. Ren, J. X. Wang, S. J. H. Ong, Y. H. Du, L. Gu, A. Grimaud, Z. C. J. Xu, Adv. Mater. 2019, 31, 1807898.
E. Fabbri, M. Nachtegaal, T. Binninger, X. Cheng, B.-J. Kim, J. Durst, F. Bozza, T. Graule, R. Schäublin, L. Wiles, M. Pertoso, N. Danilovic, K. E. Ayers, T. Schmidt, Nat. Mater. 2017, 16, 925.
Y. Duan, Z.-Y. Yu, S.-J. Hu, X.-S. Zheng, C.-T. Zhang, H.-H. Ding, B.-C. Hu, Q.-Q. Fu, Z.-L. Yu, X. Zheng, J.-F. Zhu, M.-R. Gao, S.-H. Yu, Angew. Chem., Int. Ed. 2019, 58, 15772.
S. Jin, ACS Energy Lett. 2017, 2, 1937.
L.-A. Stern, L. G. Feng, F. Song, X. L. Hu, Energy Environ. Sci. 2015, 8, 2347.
T. Z. Wu, S. N. Sun, J. J. Song, S. B. Xi, Y. H. Du, B. Chen, W. A. Sasangka, H. B. Liao, C. L. Gan, G. G. Scherer, L. Zeng, H. J. Wang, H. Li, A. Grimaud, Z. C. J. Xu, Nat. Catal. 2019, 2, 763.
S. Niu, W.-J. Jiang, Z. X. Wei, T. Tang, J. M. Ma, J.-S. Hu, L.-J. Wan, J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 7005.
B. W. Zhang, K. Jiang, H. T. Wang, S. Hu, Nano Lett. 2019, 19, 530.
Y. P. Zhu, H.-C. Chen, C.-S. Hsu, T.-S. Lin, C.-J. Chang, S. C. Chang, L.-D. Tsai, H. M. Chen, ACS Energy Lett. 2019, 4, 987.
S.-F. Hung, Y. P. Zhu, G.-Q. Tzeng, H.-C. Chen, C.-S. Hsu, Y.-F. Liao, H. Ishii, N. Hiraoka, H. M. Chen, ACS Energy Lett. 2019, 4, 2813.
S. J. Peng, F. Gong, L. L. Li, D. S. Yu, D. X. Ji, T. R. Zhang, Z. Hu, Z. Q. Zhang, S. L. Chou, Y. H. Du, S. Ramakrishna, J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 13644.
T. Zhang, M.-Y. Wu, D.-Y. Yan, J. Mao, H. Liu, W.-B. Hu, X.-W. Du, T. Ling, S.-Z. Qiao, Nano Energy 2018, 43, 103.
D. Friebel, M. W. Louie, M. Bajdich, K. E. Sanwald, Y. Cai, A. M. Wise, M.-J. Cheng, D. Sokaras, T.-C. Weng, R. Alonso-Mori, R. C. Davis, J. R. Bargar, J. K. Nørskov, A. Nilsson, A. T. Bell, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 1305.
C. L. Xie, Z. Q. Niu, D. Kim, M. F. Li, P. D. Yang, Chem. Rev. 2020, 120, 1184.
R. G. Mariano, K. McKelvey, H. S. White, M. W. Kanan, Science 2017, 358, 1187.
J. Q. Zhu, Z.-C. Wang, H. J. Dai, Q. Q. Wang, R. Yang, H. Yu, M. Z. Liao, J. Zhang, W. Chen, Z. Wei, N. Li, L. J. Du, D. X. Shi, W. L. Wang, L. X. Zhang, Y. Jiang, G. Y. Zhang, Nat. Commun. 2019, 10, 1348.
Y. J. Pang, J. Li, Z. Y. Wang, C.-S. Tan, P.-L. Hsieh, T.-T. Zhuang, Z.-Q. Liang, C. Q. Zou, X. Wang, P. De Luna, J. P. Edwards, Y. Xu, F. W. Li, C.-T. Dinh, M. Zhong, Y. H. Lou, D. Wu, L.-J. Chen, E. H. Sargent, D. Sinton, Nat. Catal. 2019, 2, 251.
Z. H. Li, M. F. Shao, H. L. An, Z. X. Wang, S. M. Xu, M. Wei, D. G. Evans, X. Duan, Chem. Sci. 2015, 6, 6624.
Y. P. Liu, X. Liang, L. Gu, Y. Zhang, G.-D. Li, X. X. Zou, J.-S. Chen, Nat. Commun. 2018, 9, 2609.
G. Chen, Y. P. Zhu, H. M. Chen, Z. W. Hu, S.-F. Hung, N. N. Ma, J. Dai, H.-J. Lin, C.-T. Chen, W. Zhou, Z. P. Shao, Adv. Mater. 2019, 31, 1900883.