scholarly journals Modifying redox properties and local bonding of Co3O4 by CeO2 enhances oxygen evolution catalysis in acid

2021 ◽  
Vol 12 (1) ◽  
Author(s):  
Jinzhen Huang ◽  
Hongyuan Sheng ◽  
R. Dominic Ross ◽  
Jiecai Han ◽  
Xianjie Wang ◽  
...  
Keyword(s):  
Oxygen Evolution ◽  
Oxygen Evolution Reaction ◽  
Proton Exchange Membrane ◽  
Proton Exchange ◽  
Redox Properties ◽  
Ex Situ ◽  
Reconstruction Process ◽  
Local Bonding ◽  
Catalytically Active ◽  
Earth Abundant

AbstractDeveloping efficient and stable earth-abundant electrocatalysts for acidic oxygen evolution reaction is the bottleneck for water splitting using proton exchange membrane electrolyzers. Here, we show that nanocrystalline CeO2 in a Co3O4/CeO2 nanocomposite can modify the redox properties of Co3O4 and enhances its intrinsic oxygen evolution reaction activity, and combine electrochemical and structural characterizations including kinetic isotope effect, pH- and temperature-dependence, in situ Raman and ex situ X-ray absorption spectroscopy analyses to understand the origin. The local bonding environment of Co3O4 can be modified after the introduction of nanocrystalline CeO2, which allows the CoIII species to be easily oxidized into catalytically active CoIV species, bypassing the potential-determining surface reconstruction process. Co3O4/CeO2 displays a comparable stability to Co3O4 thus breaks the activity/stability tradeoff. This work not only establishes an efficient earth-abundant catalysts for acidic oxygen evolution reaction, but also provides strategies for designing more active catalysts for other reactions.

scholarly journals Oxygen evolution catalysts under proton exchange membrane conditions in a conventional three electrode cell vs. electrolyser device: a comparison study and a 3D-printed electrolyser for academic labs

2021 ◽  
Author(s):  
Michelle P. Browne ◽  
James Dodwell ◽  
Filip Novotny ◽  
Sonia Jaśkaniec ◽  
Paul R. Shearing ◽  
...  
Keyword(s):  
Oxygen Evolution ◽  
Oxygen Evolution Reaction ◽  
Proton Exchange Membrane ◽  
Proton Exchange ◽  
Comparison Study ◽  
Electrode Cell ◽  
3D Printed ◽  
Exchange Membrane

In academic labs, most oxygen evolution reaction studies are carried out in conventional three-electrode cell set-ups; however, this configuration may not accurately represent conditions experienced under practical electrolyser conditions.

Heterostructure of core-shell IrCo@IrCoOx as efficient and stable catalysts for oxygen evolution reaction

2021 ◽  
Author(s):  
Xiaoping Ma ◽  
Lili Deng ◽  
Manting Lu ◽  
Yi He ◽  
Shuai Zou ◽  
...  
Keyword(s):  
Oxygen Evolution ◽  
Noble Metal ◽  
Oxygen Evolution Reaction ◽  
Proton Exchange Membrane ◽  
Precious Metals ◽  
Life Time ◽  
Proton Exchange ◽  
Core Shell ◽  
Large Current ◽  
Amorphous Metal Oxide

Abstract Although researches on non-noble metal electrocatalysts have been made some progress recently, their performance in proton exchange membrane water electrolyzer (PEMWE) is still incomparable to that of noble-metal-based catalysts. Therefore, it is a more practical way to improve the utilization of precious metals in electrocatalysts for oxygen evolution reaction (OER) in the acidic medium. Herein, nanostructured IrCo@IrCoOx core-shell electrocatalysts composed of IrCo alloy core and IrCoOx shell were synthesized through a simple colloidally synthesis and calcination method. As expected, the hybrid IrCo-200 NPs with petal-like morphology show the best OER activities in acidic electrolytes. They deliver lower overpotential and better electrocatalytic kinetics than pristine IrCo alloy and commercial Ir/C, reaching a low overpotential (j = 10 mA/cm2) of 259 mV (vs. RHE) and a Tafel slope of 59 mV dec−1. The IrCo-200 NPs displayed robust durability with life time of about 55 h in acidic solution under a large current density of 50 mA/cm2. The enhanced electrocatalytic activity may be associated with the unique metal/amorphous metal oxide core-shell heterostructure, allowing the improved charge transferability. Moreover, the *OH-rich amorphous shell functions as the active site for OER and prevents the further dissolution of the metallic core and thus ensures high stability.

scholarly journals RuxNb1−xO2 catalyst for the oxygen evolution reaction in proton exchange membrane water electrolysers

2013 ◽  
Vol 38 (21) ◽  
pp. 8605-8616 ◽  
Author(s):  
Vinod Kumar Puthiyapura ◽  
Sivakumar Pasupathi ◽  
Suddhasatwa Basu ◽  
Xu Wu ◽  
Huaneng Su ◽  
...  
Keyword(s):  
Oxygen Evolution ◽  
Oxygen Evolution Reaction ◽  
Proton Exchange Membrane ◽  
Proton Exchange ◽  
Exchange Membrane

Hollow Iridium-Based Catalysts for the Oxygen Evolution Reaction in Proton Exchange Membrane Water Electrolyzers

2017 ◽  
Vol 80 (8) ◽  
pp. 1077-1084 ◽  
Author(s):  
Jennifer Peron ◽  
Marco Faustini ◽  
Marion Giraud ◽  
Jacques Rozière ◽  
Deborah J. Jones ◽  
...  
Keyword(s):  
Oxygen Evolution ◽  
Oxygen Evolution Reaction ◽  
Proton Exchange Membrane ◽  
Proton Exchange ◽  
Exchange Membrane

scholarly journals Ανάπτυξη ηλεκτροδίων οξυγόνου για διατάξεις ηλεκτρόλυσης τύπου πολυμερικής μεμβράνης

2018 ◽  
Author(s):  
Αγγελική Μπαντή
Keyword(s):  
Oxygen Evolution ◽  
Oxygen Evolution Reaction ◽  
Proton Exchange Membrane ◽  
Proton Exchange ◽  
Power To Gas ◽  
Exchange Membrane

To ενδιαφέρον για το υδρογόνο, ως ενεργειακού φορέα, έχει αυξηθεί ιδιαιτέρως τα τελευταία χρόνια εξαιτίας της αύξησης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης παγκοσμίως. To υδρογόνο είναι ένας καθαρός και ευέλικτος ενεργειακός φορέας, ο οποίος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ενέργειας και θερμότητας βρίσκοντας εφαρμογή σε οποιονδήποτε τομέα τελικής χρήσης, μεταξύ των οποίων σημαντικό αποτελούν τα μέσα μεταφοράς καθώς και οι σταθμοί τροφοδοσίας υδρογόνου. Οι τεχνολογίες υδρογόνου σε συνδυασμό με τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας μπορούν έτσι να αποτελέσουν μια ολοκληρωμένη τεχνολογία μηδενικής εκπομπής για την κάλυψη των περισσοτέρων ενεργειακών αναγκών. Το υδρογόνο μπορεί να παραχθεί μέσω διαφόρων τεχνολογιών κάνοντας χρήση ορυκτών καυσίμων (αναμόρφωση φυσικού αερίου με ατμό, αυτόθερμη αναμόρφωση, μερική οξείδωση), βιομάζας (με τη χρήση θερμοχημικών και βιολογικών διεργασιών), ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (μέσω ηλεκτρόλυσης του νερού). Σήμερα, μόνο ένα 4% του υδρογόνου παράγεται από ηλεκτρόλυση. H ηλεκτρόλυση θεωρείται ως ο πιο καθαρός τρόπος παραγωγής υδρογόνου από ΑΠΕ και έχει τη δυνατότητα αποθήκευσης (μαζί με άλλες τεχνολογίες αποθήκευσης) σε αυτόν τον τομέα. Mία ενδιαφέρουσα αναπτυσσόμενη εφαρμογή των διατάξεων ηλεκτρόλυσης είναι η γνωστή ως “power to gas”. To υδρογόνο που παράγεται από διατάξεις ηλεκτρόλυσης, σε συνδυασμό και με τις ΑΠΕ, εισάγεται στο δίκτυο φυσικού αερίου, που είναι διαθέσιμο και ευρέως διαδεδομένο παγκοσμίως. To αποθηκευμένο υδρογόνο υπό μορφή αερίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για θέρμανση, μεταφορά ή και να μετατραπεί ξανά σε ηλεκτρική ενέργεια. Oι σταθμοί ανεφοδιασμού με επι τόπου παραγωγή υδρογόνου είναι μια άλλη εφαρμογή των διατάξεων ηλεκτρόλυσης. Μεταξύ των διατάξεων ηλεκτρόλυσης, η ηλεκτρόλυση σε διάταξη τύπου πολυμερικής μεμβράνης, (Proton Exchange Membrane, PEM), πλεονεκτεί κυρίως λόγω της υψηλής απόδοσης και καθαρότητας του παραγόμενου υδρογόνου, της δυνατότητας απευθείας αποθήκευσης, λειτουργίας σε υψηλή πίεση καθώς και της ασφαλούς λειτουργίας της διάταξης. Ωστόσο, υπάρχουν και κάποιες τεχνολογικές προκλήσεις που αφορούν τόσο το υψηλό κόστος των συστατικών που χρησιμοποιούνται για τις διατάξεις αυτές (ηλεκτροκαταλύτες, ηλεκτρολύτες) όσο και τις υψηλές ανοδικές υπερτάσεις που εμφανίζονται κατά την Αντίδραση Έκλυσης Οξυγόνου (Oxygen Evolution Reaction, OER). Συνήθως, ως ηλεκτρόδια ανόδου, χρησιμοποιούνται ηλεκτροκαταλύτες ευγενών μετάλλων (πχ. Ιr, Ru, Pt) και οξείδια αυτών, ενώ πιο ενεργοί είναι τα οξείδια αυτών. Επομένως, κρίνεται επιτακτική η ανάγκη τόσο για αναζήτηση νέων ανοδικών ηλεκτροκαταλυτών όσο και για τη βελτιστοποίηση των ηλεκτροδίων ευγενών μετάλλων που ήδη χρησιμοποιούνται με σκοπό την αύξηση της διάρκειας ζωής, τη μείωση της φόρτισης, άρα και του κόστους της διάταξης ηλεκτρόλυσης. Για το σκοπό αυτό, αντικείμενο της διδακτορικής μου διατριβής αποτέλεσε η μελέτη της επίδρασης των παραμέτρων (θερμοκρασία πύρωσης ηλεκτροκαταλύτη, % περιεκτικότητα Ιr κατά την ανάπτυξη διμεταλλικών ηλεκτροκαταλυτών, % κ.β. ιονομερές στο καταλυτικό διάλυμα, πάχος ηλεκτρολύτη και τεχνική εναπόθεσης του καταλυτικού διαλύματος) στη βέλτιστη απόδοση μιας ηλεκτρολυτικής διάταξης PEM.

BaLaIr Double Mixed Metal Oxides as a Competitive Catalyst for Oxygen Evolution Electrocatalysis in Acid

2022 ◽  
Author(s):  
Haisen Li ◽  
Huihui Liu ◽  
Qing Qin ◽  
Xien Liu
Keyword(s):  
Metal Oxides ◽  
Oxygen Evolution ◽  
Oxygen Evolution Reaction ◽  
Proton Exchange Membrane ◽  
Low Cost ◽  
Water Electrolysis ◽  
Proton Exchange ◽  
Mixed Metal Oxides ◽  
Acid Media ◽  
Exchange Membrane

Lack of low-cost and efficient oxygen evolution reaction (OER) catalysts in acid media has significantly limited the development of proton exchange membrane water electrolysis, which can perfectly integrate with intermittent...

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document