Li+ Kationen aktivieren NiFeOOH für die Sauerstoffentwicklung in Natrium‐ und Kaliumhydroxid

Abstract

AbstractDie Effizienz der Elektrolyse wird durch die träge Sauerstoffentwicklung (OER) verringert. Neben den Katalysatoreigenschaften hängt die elektrokatalytische Aktivität auch von der Interaktion des Elektrokatalysators mit dem Elektrolyten ab. Hier zeigen wir, dass die Zugabe kleiner Mengen Li+ zu eisenfreien NaOH‐ oder KOH‐Elektrolyten NiFeOOH für die OER aktiviert, verglichen mit monokationischen Elektrolyten. Außerdem blieb der aktivierte Zustand erhalten, wenn zu reiner NaOH zurück gewechselt wurde. Wichtig ist, dass wir zeigen, dass der Ursprung der Aktivierung durch Li+‐Kationen in erster Linie nicht‐kinetischer Natur ist, da sich der Beginn der OER für den gemischten Elektrolyten nicht ändert und die Tafelsteigung bei niedriger Stromdichte in beiden Elektrolyten ~30 mV/dec beträgt. Der Anstieg der Tafelsteigung bleibt jedoch bei steigenden Stromdichten in Gegenwart von Li+ geringer. Basierend auf elektrochemischen Quarzkristall‐Mikrowaagen‐ und In situ‐Röntgenabsorptionsspektroskopie‐Messungen zeigen wir, dass diese Verringerung der nichtkinetischen Effekte auf eine verstärkte Interkalation von Natrium, Wasser und Hydroxid zurückzuführen ist. Diese verstärkte Elektrolytpenetration erleichtert die OER, insbesondere bei höheren Stromdichten und bei erhöhter Katalysatorbeladung. Unsere Arbeit zeigt, dass gemischte Elektrolyte, in denen verschiedene Kationen unterschiedliche Rollen einnehmen können, eine einfache und vielversprechende Strategie zur Verbesserung der OER‐Raten darstellen.