Nghiên cứu tổng hợp và đánh giá hoạt tính xúc tác điện hóa đa chức năng của NiCoP dạng cấu trúc tấm nano cho phản ứng tách nước tổng thể

Tóm tắt

Các chất xúc tác điện hóa dựa trên kim loại chuyển tiếp giá rẻ có tiềm năng thay thế Pt, Ir và Ru trong điện phân nước nhờ chi phí thấp và nguồn cung ít hạn chế hơn. Tuy nhiên, việc phát triển chất xúc tác đa chức năng hoạt động hiệu quả cho cả phản ứng thoát khí H₂ (HER) và O₂ (OER) vẫn là thách thức. Nghiên cứu này trình bày phương pháp tổng hợp các tấm nano NiCoP trực tiếp trên nền bọt Ni ba chiều (NiCoP/NF) để làm chất xúc tác cho quá trình điện phân nước tổng thể trong môi trường kiềm. Hình thái và cấu trúc của vật liệu được xác nhận bằng SEM và XRD. Trong dung dịch KOH 1,0 M, NiCoP/NF thể hiện hoạt tính tốt đối với cả HER và OER, với quá thế lần lượt là 89 (tại mật độ dòng điện 10 mA cm^-²) và 350 mV (tại mật độ dòng điện 50 mA cm^-²) so với RHE. Điện cực cũng cho thấy độ bền hoạt động cao trong cả hai phản ứng. Khi sử dụng NiCoP/NF làm chất xúc tác đa chức năng cho điện phân nước tổng thể, hệ chỉ cần điện áp 1,54 V để đạt mật độ dòng 10 mA cm^-², đồng thời duy trì độ ổn định cao. Kết quả cho thấy, NiCoP/NF là vật liệu triển vọng cho các hệ điện phân nước kiềm hiệu quả và chi phí thấp.