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Single Nanometer-Sized NiFe-Layered Double Hydroxides as Anode Catalyst in Anion Exchange Membrane Water Electrolysis Cell with Energy Conversion Efficiency of 74.7% at 1.0 A cm–2
ACS Catalysis ( IF 11.3 ) Pub Date : 2020-01-15 , DOI: 10.1021/acscatal.9b04505 Hiroyuki Koshikawa 1 , Hideaki Murase 1 , Takao Hayashi 1 , Kosuke Nakajima 1 , Hisanori Mashiko 1 , Seigo Shiraishi 1 , Yoichiro Tsuji 1
ACS Catalysis ( IF 11.3 ) Pub Date : 2020-01-15 , DOI: 10.1021/acscatal.9b04505 Hiroyuki Koshikawa 1 , Hideaki Murase 1 , Takao Hayashi 1 , Kosuke Nakajima 1 , Hisanori Mashiko 1 , Seigo Shiraishi 1 , Yoichiro Tsuji 1
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We used a liquid phase reaction to synthesize a nickel (Ni) and iron (Fe)-containing layered double hydroxide (NiFe-LDH), having a lateral size less than 10 nm. A chelating agent introduced into the media was thought to increase the concentration of metal hydroxide nuclei and suppress excessive growth of the LDH crystal, resulting in the synthesis of nanometer-sized LDH. The NiFe-LDH catalyzed the oxygen evolution reaction (OER) at an overpotential of 247 mV and current of 10 mA cm–2, which is superior to the performance of conventional iridium oxide (IrOx) catalysts. Notably, a membrane electrode assembly (MEA) for anion exchange membrane water electrolysis using NiFe-LDH as an anode catalyst exhibited an energy conversion efficiency of 74.7% for flowing 1.0 A cm–2 in 1 M KOH at 80 °C. This efficiency is the highest among MEAs implemented with non-noble metal-based catalysts reported to date and offers a viable replacement for IrOx anode catalysts.
中文翻译：
阴离子交换膜水电解池中单纳米NiFe层状双氢氧化物作为阳极催化剂，在1.0 A cm –2时的能量转换效率为74.7％
我们使用液相反应合成了横向尺寸小于10 nm的含镍（Ni）和铁（Fe）的层状双氢氧化物（NiFe-LDH）。引入到介质中的螯合剂被认为增加了金属氢氧化物核的浓度并抑制了LDH晶体的过度生长，从而导致了纳米级LDH的合成。NiFe-LDH在247 mV的超电势和10 mA cm -2的电流下催化了氧气析出反应（OER），优于常规的氧化铱（IrO x）催化剂。值得注意的是，使用NiFe-LDH作为阳极催化剂的用于阴离子交换膜水电解的膜电极组件（MEA）在流动1.0 A cm –2时表现出74.7％的能量转换效率。在80°C下在1 M KOH中溶解。在迄今为止报道的使用非贵金属基催化剂实施的MEA中，这种效率是最高的，并且可以替代IrO x阳极催化剂。
更新日期：2020-01-16
中文翻译：
阴离子交换膜水电解池中单纳米NiFe层状双氢氧化物作为阳极催化剂，在1.0 A cm –2时的能量转换效率为74.7％
我们使用液相反应合成了横向尺寸小于10 nm的含镍（Ni）和铁（Fe）的层状双氢氧化物（NiFe-LDH）。引入到介质中的螯合剂被认为增加了金属氢氧化物核的浓度并抑制了LDH晶体的过度生长，从而导致了纳米级LDH的合成。NiFe-LDH在247 mV的超电势和10 mA cm -2的电流下催化了氧气析出反应（OER），优于常规的氧化铱（IrO x）催化剂。值得注意的是，使用NiFe-LDH作为阳极催化剂的用于阴离子交换膜水电解的膜电极组件（MEA）在流动1.0 A cm –2时表现出74.7％的能量转换效率。在80°C下在1 M KOH中溶解。在迄今为止报道的使用非贵金属基催化剂实施的MEA中，这种效率是最高的，并且可以替代IrO x阳极催化剂。
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